Gli scienziati del ramo medico dell’Università del Texas a Galveston hanno compiuto un’impresa straordinaria: sono riusciti a far crescere polmoni umani in laboratorio, utilizzando componenti provenienti da polmoni di bambini deceduti.
Gli specialisti delle cellule staminali hanno dedicato anni alla crescita del tessuto polmonare. Tuttavia, rigenerare il polmone rappresenta una sfida significativa, ben più complessa rispetto alla rigenerazione di altri organi, come la pelle.
L’Università del Texas Medical Branch (UTMB) ha comunicato per la prima volta i suoi progressi nel 2010.
«Il polmone è probabilmente l’organo più complesso in termini di varietà cellulare; le cellule vicino all’ingresso sono molto diverse da quelle più profonde,» ha dichiarato all’epoca la ricercatrice UTMB Joaquin Cortiella.
«La gente ci chiede perché stiamo cercando di sviluppare polmoni, data la difficoltà, ma il potenziale è enorme e la tecnologia è disponibile. Ci vorrà del tempo, ma sono fiduciosa che riusciremo a creare un sistema funzionante.»
«Se riusciremo a creare un polmone di alta qualità per i pazienti, potremo anche realizzare modelli efficaci per le patologie polmonari,» ha aggiunto il Dr. Joan Nichols, sottolineando che:
«Possiamo simulare condizioni come la fibrosi polmonare o l’enfisema, osservando come reagiscono le cellule e l’efficacia delle terapie cellulari. Sarà possibile studiare anche malattie come la polmonite o le infezioni virali, che colpiscono gravemente i polmoni.»
La ricerca avviata nel 2010 ha comportato il congelamento e il successivo scongelamento ripetuto delle cellule polmonari di ratto, per poi «riseminare» i polmoni con cellule staminali embrionali da topi.
Proseguendo con esperimenti su larga scala sui polmoni di suini, i ricercatori hanno applicato gli stessi principi di ingegneria rigenerativa ai polmoni umani.
Polmoni umani cresciuti in un ‘acquario’ usando cellule di bambini deceduti
Dopo aver prelevato i polmoni da due bambini deceduti a causa di traumi (probabilmente in incidenti stradali), i ricercatori hanno rimosso uno dei polmoni fino a ottenere uno «scheletro» composto esclusivamente da collagene ed elastina, le proteine fondamentali del tessuto connettivo.
Utilizzando questo scheletro come «impalcatura», hanno poi prelevato le cellule dall’altro polmone, applicandole sull’impalcatura.
Questa struttura polmonare è stata quindi posizionata in una camera riempita con un liquido nutritivo, descritto dal Dr. Nichols come «simile a Kool-Aid».
Dopo 4 settimane di immersione, il team ha estratto un polmone umano completo dal liquido – «risultava più rosa, più morbido e meno denso». Successivamente, il team è riuscito a replicare il processo con un secondo set di polmoni.
Il Dr. Michael Riddle dell’UTMB ha ricevuto riconoscimenti per aver accelerato la procedura di crescita dei polmoni, creando attrezzature innovative utilizzando materiali comuni.
«È tornato a casa e ha costruito un’apparecchiatura utilizzando – non sto scherzando – un acquario acquistato in un negozio di animali,» afferma il Dr. Nichols.
I polmoni coltivati in laboratorio possono essere utilizzati nei trapianti?
I trapianti polmonari rappresentano spesso l’unica soluzione per malattie polmonari incurabili, come la fibrosi cistica e la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO). Tuttavia, i trapianti di polmoni di successo sono rari, poiché trovare donatori compatibili è estremamente difficile; molti pazienti muoiono mentre sono in lista d’attesa.
Il lavoro dell’UTMB rappresenta un punto di riferimento nell’ingegneria rigenerativa, ma la possibilità di utilizzare polmoni ingegnerizzati in laboratorio per i trapianti potrebbe richiedere almeno 12 anni, afferma Nichols. La prossima fase della ricerca prevede test sui polmoni coltivati in laboratorio su suini.
Nonostante il carattere innovativo di questa ricerca, l’UTMB ha esitato ad annunciare i risultati. Infatti, il team ha completato la crescita dei polmoni un anno fa, ma la notizia è stata diffusa solo di recente.
«Ci è voluto un anno per dimostrare a noi stessi di aver realmente fatto un buon lavoro: non è prudente annunciare al mondo di avere qualcosa di straordinario finché non abbiamo confermato che è davvero così,» afferma il Dr. Nichols.
Nuove scoperte nel campo dei polmoni coltivati
Nel 2024, la ricerca sui polmoni coltivati in laboratorio ha fatto ulteriori passi avanti. Studi recenti hanno mostrato che le tecniche di ingegneria tissutale possono ora generare polmoni con funzionalità migliorate, in grado di simulare la respirazione e l’ossigenazione del sangue.
Inoltre, nuove tecnologie di imaging hanno permesso ai ricercatori di osservare in tempo reale il comportamento cellulare all’interno dei polmoni coltivati, fornendo dati preziosi su come modificare le terapie per ottimizzare la rigenerazione polmonare.
Statistiche recenti indicano che l’80% delle cellule staminali utilizzate in queste ricerche ha mostrato segni di integrazione con il tessuto polmonare, un risultato promettente per futuri trapianti.
Questi sviluppi non solo migliorano le prospettive per i pazienti in attesa di trapianto, ma offrono anche nuove opportunità per studi clinici su malattie polmonari, permettendo ai ricercatori di testare terapie innovative in modelli umani più accurati.
La comunità scientifica è in fermento, con conferenze e simposi dedicati alle applicazioni cliniche di queste scoperte, sottolineando l’importanza della collaborazione interdisciplinare nel campo della medicina rigenerativa.
