Trapianti, ecco come “riportare in vita” organi morti

Si chiama OrganEx il sistema extra-corporeo di perfusione degli organi che potrebbe migliorare gli esiti dei trapianti o aiutare nella terapia di pazienti che hanno subito ictus, ischemie e infarti. Messo a punto da un team di ricercatori guidato da David Andrijevic, Zvonimir Vrselja, Taras Lysyy e Shupei Zhang della Yale School of Medicine di New Haven (Stati Uniti), per il momento è stato studiato sui maiali e i risultati sono stati da poco pubblicati su Nature.

Da BrainEx a OrganEx

Lo stesso gruppo di ricerca aveva precedentemente messo a punto un sistema, chiamato BrainEx, in grado di ripristinare un certo grado di attività metabolica nelle cellule del cervello di maiale dopo una privazione di ossigeno durata fino a sei ore. Infatti, è noto che le nostre cellule, come quelle di qualsiasi altro mammifero, non siano in grado di sopravvivere in assenza di ossigeno. A seguito di ictus o infarti alcuni organi del nostro corpo vanno incontro ad una carenza di ossigeno (ischemia) che può causare la morte di parti più o meno estese dei tessuti che li costituiscono, e, come si può intuire, riattivare l’ossigenazione di tali cellule o tessuti per far loro riprendere le normali attività non è così semplice. Ripristinare i normali livelli di ossigeno in cellule e tessuti che ne sono stati privati può infatti causare una condizione nota come “lesione da riperfusione”, caratterizzata da stress ossidativo e fenomeni di infiammazione e di coagulazione del sangue. Questo ha delle importanti ricadute, ad esempio, sulla donazione e il trapianto di organi, ed è da molto tempo oggetto di studio. Già con la tecnologia BrainEx, il gruppo di ricercatori di Yale aveva concepito la formulazione di un fluido sperimentale (detto perfusato) contenente una forma sintetica di emoglobina (la molecola che trasporta l’ossigeno nel sangue) e vari farmaci in grado di sopprimere le reazioni infiammatorie e di coagulazione del sangue. La tecnologia, che oggi prende il nome di OrganEx a seguito del suo adattamento per l’utilizzo sull’intero corpo del maiale anziché solo sul cervello, comprende inoltre un dispositivo che svolge una funzione simile ai macchinari utilizzati per mantenere le funzioni di cuore e polmoni durante gli interventi chirurgici e una unità di emodialisi, che consente di mantenere stabili i livelli dei vari componenti del perfusato.

Il sistema riattiva la circolazione nel corpo degli animali

Il dispositivo è stato studiato su maiali ai quali, dopo essere stati anestetizzati, è stato indotto l’arresto cardiaco. Dopo averli lasciati per un’ora nella condizione di completo arresto della circolazione sistemica e quindi di deprivazione dell’ossigeno, i maiali sono stati collegati al sistema di riperfusione OganEx, oppure, come controllo, ad un sistema convenzionale chiamato ECMO (extracorporeal membrane oxygenation system), in grado di rimettere in circolazione il sangue del maiale stesso, anziché il liquido di perfusione messo a punto dal gruppo di ricerca. I risultati, secondo i ricercatori, sarebbero sorprendenti: “Al microscopio – ha spiegato Vrselja – era difficile distinguere tra un organo sano e uno trattato con la tecnologia OrganEx dopo la morte”.  Sei ore dopo il trattamento con OrganEx, infatti, gli scienziati hanno scoperto che alcune funzioni di organi come cuore, fegato e reni erano state ripristinate, al contrario di quanto osservato nei maiali trattati con il sistema ECMO. L’analisi approfondita dei tessuti di cervello, cuore, polmone, fegato, rene e pancreas avrebbe inoltre rivelato una maggiore tendenza alla riparazione cellulare in seguito alla perfusione con OrganEx rispetto a quella realizzabile con ECMO, e i ricercatori avrebbero anche riscontrato una maggiore quantità di segnali di proliferazione cellulare nei reni dei maiali. A seguito di analisi effettuate su singole cellule estratte da cuore, reni e fegato, gli studiosi avrebbero inoltre osservato delle nette differenze nell’espressione di geni implicati nell’induzione di processi infiammatori e di morte programmata delle cellule, sempre comparando i maiali trattati con il sistema OrganEx a quelli trattati con il sistema ECMO. Infine, il team di ricerca avrebbe rilevato il ripristino dell’attività cellulare in alcune aree del cervello, proprio come quando, nel 2019, avevano messo a punto la tecnologia BrainEx, anche se non sarebbe stati osservati segnali elettrici organizzati che indichino la ripresa di coscienza da parte degli animali.

Le possibili applicazioni

Secondo gli autori, la tecnologia OrganEx potrebbe avere un grande potenziale di applicazioni, anche se ulteriori ricerche sarebbero necessarie per confermare la sicurezza di tutti i componenti di questo sistema in specifiche situazioni cliniche. Ad esempio, OrganEx potrebbe contribuire ad aumentare la disponibilità di organi per i trapianti, prolungare lo stato di salute dei vari organi durante gli interventi chirurgici e aiutare a trattare tessuti danneggiati dall’assenza di ossigeno in pazienti che hanno subito attacchi cardiaci o ictus. Inoltre, scrivono i ricercatori, i risultati di questo studio dimostrerebbero la capacità, finora sottovalutata, del corpo dei mammiferi di ripristinare funzioni metaboliche di base dopo l’arresto circolatorio, e il fatto che l’irreversibile deterioramento delle cellule sia un processo prolungato nel tempo. “Tutte le cellule non muoiono immediatamente”, afferma Andrijevic, si tratterebbe piuttosto di “un processo in cui si può intervenire, [per] fermare e ripristinare alcune funzioni cellulari”. Secondo Stephen Latham, direttore del Centro interdisciplinare di bioetica di Yale, “le applicazioni potenziali di questa nuova ed entusiasmante tecnologia sono numerose. Tuttavia, dobbiamo mantenere un’attenta supervisione di tutti gli studi futuri, in particolare di quelli che includono la perfusione del cervello”. Il team sarebbe rimasto particolarmente sorpreso nell’osservare movimenti muscolari involontari nelle aree della testa e del collo degli animali, che sono rimasti anestetizzati per tutte le sei ore dell’esperimento. I protocolli sperimentali del presente studio sono stati approvati dall’Institutional Animal Care and Use Committee di Yale e guidati da un comitato etico e consultivo esterno, ma i ricercatori sottolineando la necessità di ulteriori studi per comprendere le funzioni motorie apparentemente ripristinate negli animali e di una rigorosa revisione da parte di altri scienziati e esperti di bioetica.

Riferimenti: Nature
Credits immagine: Robina Weermeijer/Unsplash

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