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La ricerca di un fegato artificiale
Prometeo, la figura mitologica che rubò il fuoco agli dei, fu punito con l'essere legato a una roccia. Ogni giorno, un'aquila travolgeva e si nutriva del suo fegato, che poi ricresceva per essere mangiato di nuovo il giorno successivo.
Queste cellule epatiche (colorate in rosso se mature) sono state generate da cellule staminali pluripotenti indotte.
Gli scienziati moderni sanno che il fegato può effettivamente rigenerarsi se una parte di esso viene rimossa, afferma l'ingegnere del MIT Sangeeta Bhatia, professore di scienze e tecnologia della salute e di ingegneria elettrica e informatica. Tuttavia, i ricercatori che cercano di sfruttare tale capacità nella speranza di produrre tessuto epatico artificiale per il trapianto sono stati ripetutamente ostacolati: le cellule epatiche mature, note come epatociti, perdono rapidamente la loro normale funzione quando vengono rimosse dal corpo.
Ora Bhatia e colleghi hanno fatto un passo avanti verso il tessuto epatico artificiale. Hanno identificato una dozzina di composti chimici che possono aiutare le cellule del fegato non solo a mantenere la loro normale funzione mentre vengono coltivate in un piatto da laboratorio, ma anche a moltiplicarsi per produrre nuovo tessuto.
Le cellule coltivate in questo modo potrebbero aiutare i ricercatori a sviluppare tessuti ingegnerizzati per curare molti dei 500 milioni di persone che soffrono di malattie croniche del fegato come l'epatite C.
Bhatia, che è anche ricercatrice presso gli istituti Broad e Koch, nonché presso l'Istituto per l'ingegneria e la scienza medica, in precedenza aveva sviluppato un modo per mantenere temporaneamente la normale funzione delle cellule epatiche rimosse dal corpo; la chiave era proprio mescolarli con cellule di fibroblasti di topo. Per questo studio, il team di ricerca ha adattato il sistema in modo che le cellule del fegato potessero crescere, a strati con le cellule dei fibroblasti, in piccole depressioni in un piatto da laboratorio. Ciò ha permesso ai ricercatori di eseguire studi rapidi e su larga scala su come 12.500 sostanze chimiche diverse influenzano la crescita e le funzioni delle cellule epatiche, tra cui la disintossicazione da farmaci, il metabolismo energetico, la sintesi proteica e la produzione di bile.
Quello schermo ha identificato 12 composti che hanno aiutato le cellule a dividersi, mantenere le loro normali funzioni o entrambi.
Bhatia e colleghi hanno anche recentemente compiuto progressi su un'altra sfida nell'ingegneria del tessuto epatico: far crescere i vasi sanguigni del corpo del ricevente per fornire al nuovo tessuto ossigeno e sostanze nutritive. Lavorando con Christopher Chen, un professore dell'Università della Pennsylvania, Bhatia ha mostrato che se i cordoni preformati di cellule endoteliali sono incorporati nel tessuto, cresceranno rapidamente in matrici di vasi sanguigni dopo che il tessuto è stato impiantato.
Insieme, questi documenti offrono un percorso per risolvere due delle sfide di vecchia data nell'ingegneria dei tessuti epatici: far crescere una grande quantità di cellule epatiche al di fuori del corpo e ottenere l'innesto dei tessuti nel ricevente del trapianto, afferma Bhatia.