Dalle cellule staminali nasce un fegato rudimentale

In un lavoro che aumenterà la speranza che gli organi possano essere riparati o addirittura coltivati ​​da zero utilizzando il tessuto di un paziente come materia prima, i ricercatori giapponesi hanno creato tessuto epatico funzionante da cellule staminali e lo hanno trapiantato con successo nei topi.

I ricercatori hanno scoperto che una miscela di cellule precursori del fegato umano e altri due tipi di cellule può formare spontaneamente strutture tridimensionali chiamate gemme epatiche. Nei topi, questi germogli epatici hanno formato connessioni funzionali con i vasi sanguigni naturali e hanno svolto alcune funzioni specifiche del fegato come la decomposizione dei farmaci nel flusso sanguigno.

È possibile che la tecnica funzioni con altri tipi di organi, tra cui il pancreas, i reni o i polmoni, ha detto martedì in una conferenza stampa l'autore principale Takanori Takebe, uno scienziato della Yokohama City University in Giappone, aiutato da un traduttore. Lo studio , pubblicato in Natura mercoledì, è la prima dimostrazione che un organo umano rudimentale può essere prodotto utilizzando cellule staminali pluripotenti indotte (iPS), afferma Takebe.

Queste cellule iPS sono prodotte convertendo le cellule mature come le cellule della pelle in uno stato dal quale possono svilupparsi in molti altri tipi di cellule (vedi La scienza delle cellule iPS). La scoperta che le cellule mature possono essere riprogrammate per assumere questo stato è stata alla base del Premio Nobel 2012 per la fisiologia o la medicina .

Lo studio fornisce un precedente per pensare alla creazione di organi e alla ricostruzione di strutture o tessuti tridimensionali più complessi, afferma George Daley , direttore del programma di trapianto di cellule staminali presso il Children's Hospital di Boston. I ricercatori hanno adottato un approccio creativo per costruire il proto-fegato, afferma Daley, mescolando tre diversi tipi di cellule: precursori delle cellule epatiche derivati ​​da cellule iPS umane, precursori dei vasi sanguigni chiamati cellule endoteliali e cellule precursori del tessuto connettivo chiamate cellule staminali mesenchimali. Sia il vaso sanguigno che le cellule precursori del tessuto connettivo sono state raccolte dai cordoni ombelicali.

I risultati di Takebe e dei suoi colleghi si basano sul lavoro esistente che mostra che la coltura di più tipi di cellule insieme può aiutare i ricercatori a sviluppare tessuti fisiologici tridimensionali in laboratorio, afferma Yoon-Young Jang , direttore del Laboratorio di biologia delle cellule staminali presso la Johns Hopkins University School of Medicine. Altri gruppi hanno anche dimostrato che le cellule staminali, quando ricevono i giusti segnali chimici, possono svilupparsi spontaneamente in strutture tridimensionali simili ai tessuti naturali, come la retina (vedi bulbi oculari in crescita).

I metodi utilizzati dai ricercatori nel nuovo studio imitano anche alcuni aspetti del naturale sviluppo embrionale del fegato. Aderire ai principi della biologia dello sviluppo in questo modo è una strategia adottata da molti nel campo della medicina rigenerativa, afferma Daley. Questo studio è un buon esempio in cui generare un organoide tridimensionale più ordinato è probabilmente il percorso che la maggior parte di noi sta percorrendo, dice. La capacità di questi organoidi di mediare il metabolismo dei farmaci specifici per il fegato umano è una prova di principio molto impressionante per l'utilità di questo approccio.

Per dimostrare il potenziale terapeutico della loro tecnica, Takebe e colleghi hanno trapiantato una dozzina di gemme epatiche nell'addome di topi la cui funzione epatica naturale è stata interrotta con un farmaco. I trapianti hanno mantenuto in vita questi topi per il mese in cui sono stati osservati.

Le gemme epatiche non hanno raggiunto tutte le funzioni di un fegato maturo. Ad esempio, non formavano un sistema di dotti biliari. Tuttavia, nella ricerca in corso, il team ha scoperto che se le gemme vengono trapiantate in un fegato esistente, il corpo sembra utilizzare il sistema biliare esistente, ha detto Takebe via e-mail.

Takebe ha affermato che un potenziale uso terapeutico del metodo potrebbe comportare la somministrazione di gemme epatiche microscopiche a pazienti umani attraverso una grande vena che si collega al fegato per migliorare la sopravvivenza dopo l'insufficienza epatica. Ha detto di essere ottimista sul fatto che fino al 30 percento della funzionalità epatica potrebbe essere ripristinato attraverso questo metodo.

Ma Takebe ha stimato che un tale trattamento è di almeno 10 anni di distanza. Nel frattempo, il metodo deve essere migliorato in modo che le gemme epatiche possano essere prodotte in modo molto più efficiente. Il problema è creare abbastanza gemme epatiche, in quantità sufficiente, per renderlo una terapia praticabile, ha detto.

Il potenziale della terapia con cellule staminali pluripotenti è grande, afferma Jang. Ma avverte che è necessario fare molto più lavoro per dimostrare il loro vero valore nella clinica, inclusa la valutazione a lungo termine della loro sicurezza.

Un uso più immediato delle cellule iPS potrebbe essere lo screening di farmaci candidati. La ricerca che utilizza modelli rilevanti per il paziente di malattie complesse come la cirrosi epatica e il cancro aiuterebbe nella scoperta di migliori bersagli cellulari e molecolari per lo sviluppo di farmaci, afferma Jang.

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