I "germogli" di fegato - piccoli grumi di tessuto epatico umano tridimensionale funzionale - sono stati coltivati da un mix di cellule staminali. Foto di Takanori Takebe
Se soffri di insufficienza epatica e hai bisogno di un trapianto, le probabilità sono pessime. L'insufficienza epatica acuta può causare la morte entro pochi mesi o settimane dal momento in cui i sintomi compaiono per la prima volta, e le possibilità di ottenere un trapianto di fegato sono scarse : ci sono quasi 17.000 persone negli Stati Uniti in attesa di un fegato in questo momento e il tempo di attesa medio può avvicinarsi un anno di lunghezza.
Questo è il motivo per cui gli scienziati stanno cercando di trovare mezzi alternativi per generare fegati sostitutivi, principalmente manipolando le cellule staminali indotte per sviluppare tessuto epatico. Di recente, un team di scienziati dal Giappone ha fatto un enorme passo avanti verso questo obiettivo, usando le cellule staminali per far crescere piccoli grumi rudimentali di fegato che funzionavano efficacemente quando impiantati nei topi, producendo proteine e filtrando i prodotti chimici come fanno i normali fegati.
Il gruppo ha presentato le relazioni preliminari del suo successo lo scorso anno durante l'incontro annuale dell'International Society for Stem Cell Research, ma non ha rivelato tutti i dettagli fino ad oggi, in uno studio pubblicato su Nature . Anche se è tutt'altro che certo che il loro metodo si tradurrà mai in un fegato sostitutivo - e anche se lo fa, ci vorranno anni prima che si sia dimostrato sicuro ed efficace per l'uomo - il risultato rappresenta il primo organo umano funzionale in assoluto, anche se piccolo- scala, che è stata coltivata esclusivamente da cellule staminali.
I ricercatori, guidati da Takanori Takebe della Yokohama City University, hanno lavorato con cellule staminali pluripotenti indotte, che sono come cellule staminali embrionali in quanto sono in grado di svilupparsi in qualsiasi possibile tipo di tessuto umano, ma sono prodotte manipolando le normali cellule somatiche adulte . A causa delle preoccupazioni etiche associate alla raccolta di cellule staminali da embrioni umani - insieme al fatto che, negli Stati Uniti, ci sono numerose restrizioni legali per farlo - la maggior parte degli scienziati sul campo ora utilizza invece questo tipo di cellule staminali.
Gli scienziati hanno iniziato utilizzando particolari segnali chimici per indurre queste cellule staminali, che crescono in una capsula di Petri, a svilupparsi in cellule epatiche generalizzate note come epatociti, come è stato fatto nelle loro ricerche precedenti. Il loro vero trucco, tuttavia, era quello che venne dopo. Per imitare lo sviluppo del tessuto epatico negli embrioni umani normali, si sono mescolati in altri due tipi di cellule: cellule endoteliali (che rivestono l'interno dei vasi sanguigni) e cellule staminali mesenchimali (che possono svilupparsi in grasso, cartilagine o ossa).
Tutte queste cellule sono state collocate in una disposizione bidimensionale nelle piastre di Petri, ma nei due giorni successivi si sono auto-organizzate in "gemme" di fegato tridimensionali lunghe circa cinque millimetri e simili alla fase iniziale dello sviluppo del fegato in embrioni umani sani, circa cinque settimane dopo la fecondazione. Al microscopio, i boccioli hanno mostrato di avere lo stesso mix organizzativo di epatociti e vasi sanguigni normalmente presenti nel tessuto epatico.
Secondo quanto riferito, il team ha provato centinaia di diverse combinazioni di tipi di cellule aggiunte in fasi diverse e in quantità diverse prima di arrivare al cocktail preciso che ha portato alla crescita delle gemme di fegato, un processo che ha richiesto più di un anno. Hanno pubblicato un video time-lapse che mostra il successo della miscela cellulare che assorbe spontaneamente i nutrienti e cresce in un bocciolo di fegato (una versione appositamente colorata è mostrata a sinistra):
Mettono alla prova questi germogli di fegato impiantandoli nei topi, all'interno delle cavità addominali o nei crani. Numerosi test hanno dimostrato che questi fegati rudimentali erano in grado di svolgere tutte le stesse funzioni dei fegati umani maturi: produrre le stesse proteine, filtrare tutte le stesse sostanze e, soprattutto, metabolizzare particolari sostanze chimiche che il tessuto epatico umano normalmente può gestire ma il topo il tessuto epatico non può.
C'è ancora un'enorme quantità di ricerche necessarie prima che questo tipo di processo possa essere utilizzato per produrre tessuto epatico sostitutivo per l'uomo: Takebe suppone che saranno necessari circa dieci anni prima che possano iniziare i primi studi clinici sull'uomo. Per i ricercatori, i prossimi passi sono la generazione di gemme epatiche che assomigliano ancora di più al normale tessuto epatico (completo di dotti biliari e altre strutture) e la produzione di un numero maggiore di gemme, poiché stimano che da qualche parte dell'ordine di decine di migliaia sarebbe necessario far crescere un fegato, il più grande organo interno del corpo umano.
Forse l'aspetto più eccitante di questa ricerca, tuttavia, è la sua potenziale universalità: i ricercatori ipotizzano che un giorno questo metodo potrebbe essere usato per far crescere ogni tipo di tessuto d'organo, incluso quello del pancreas e dei reni. A breve termine, la tecnica potrebbe anche avere applicazioni innovative, ad esempio le gemme di fegato da sole potrebbero essere utilizzate per testare la tossicità dei farmaci in sviluppo, poiché le strutture interne dell'organo completo non sono necessarie per determinare quali sostanze chimiche non possono essere rotte giù nel corpo.
