Organoidi per il trattamento delle malattie del fegato
I disturbi colestatici ereditari (ICD, inherited cholestatic disorders) sono caratterizzati da difetti nella sintesi e secrezione della bile, che portano a una progressiva malattia del fegato. Molti pazienti affetti da ICD non rispondono al trattamento medico e necessitano del trapianto di fegato. In un contesto in cui il il 10% dei pazienti muore durante l’attesa del trapianto a causa della carenza di donatori di fegato, vi è una necessità imminente di terapie alternative. I tessuti bioingegnerizzati stanno emergendo come soluzione promettente per ridurre la necessità di organi di donatori. Tuttavia, la complessità dell’organizzazione del fegato rende impegnativa la generazione di un fegato funzionale. Per risolvere questo problema, i ricercatori del progetto CLOC, finanziato dal CER, hanno prodotto organoidi del fegato in vitro utilizzando epatociti coltivati su impalcature tridimensionali (3D). CLOC ha riunito, nell’ambito del proprio progetto, esperti multidisciplinari tra cui chirurghi, ingegneri e biologi cellulari che hanno collaborato tra di loro per garantire il successo dell’iniziativa. «Volevamo sviluppare nuovi trattamenti per gli ICD, ma anche modelli per lo studio dello sviluppo del fegato», spiega il prof. Paul Gissen dell’University College di Londra, ricercatore principale del progetto CLOC. Cellule staminali per organoidi del fegato La scarsa disponibilità di epatociti primari vitali e il loro scarso attecchimento in vivo limitano gravemente il successo dell’approccio al trapianto di cellule. D’altro canto, la pluripotenza delle cellule staminali le rende una fonte ideale per la bioingegneria tissutale. In particolare, le cellule staminali umane pluripotenti indotte (hIPSC, human induced pluripotent stem cells) derivate da fibroblasti cutanei riprogrammati mediante sovraespressione di particolari fattori sono diventate uno strumento significativo della medicina rigenerativa. La produzione di hIPSC specifiche per il paziente può essere maggiorata, generando cellule differenziate completamente immuno-compatibili per applicazioni cliniche. I ricercatori del CLOC hanno deciso di seminare le hIPSC su un’impalcatura 3D a matrice extracellulare (ECM, extracellular matrix). «Abbiamo generato organoidi del fegato da un’impalcatura decellularizzata ottenuta dal fegato di topo. Abbiamo poi ripopolato l’impalcatura con epatociti in differenziazione derivati dalle hIPSC», continua il prof. Gissen. Gli organoidi risultanti hanno preservato la microarchitettura, la rete dei vasi sanguigni e l’ECM del fegato. Successivamente sono stati collocati in un bioreattore dove sono stati coltivati per diverse settimane sotto un flusso costante di ossigeno. Rispetto alle colture bidimensionali, i risultati hanno dimostrato che la semina di hIPSC su un’impalcatura 3D promuoveva una più rapida maturazione cellulare, prerequisito per il successo del trapianto in vivo in un organismo adulto. I vantaggi degli organoidi CLOC Secondo il prof. Gissen, «l’ambiente 3D fornisce stimoli meccanici alle cellule e, accanto alla segnalazione tessuto-specifica, migliora la funzionalità e la proliferazione delle cellule epatiche. Inoltre, i principali componenti ECM coadiuvano la differenziazione delle hIPSC in epatociti». È importante sottolineare che il fegato di topo è una fonte prontamente disponibile di impalcature decellularizzate e richiede poche cellule per il ripopolamento. Utilizzando hIPSC ottenute da pazienti affetti da ICD, i ricercatori del CLOC sono stati in grado di generare modelli in vitro di ICD per finalità di screening farmacologico. Come sottolinea il prof. Gissen, «Il passo successivo sarà quello di testare gli organoidi generati nei topi con difetti epatici e anche generare organoidi da materiali diversi quali la plastica». Indubbiamente, la sicurezza del trapianto di epatociti dalle hIPSC richiede ulteriori indagini. Sebbene il trapianto di epatociti sia stato utilizzato per trattare vari disturbi metabolici, l’infusione diretta di cellule difficilmente invertirà il flusso biliare polarizzato e correggerà gli ICD. Gli organoidi del fegato offrono speranza in questo senso poiché oltre a supportare la differenziazione terminale delle cellule staminali prima del trapianto di cellule, potrebbero anche essere utilizzati per la rigenerazione dell’intero organo.
Parole chiave
CLOC, organoide del fegato, hIPSC, epatocita, disturbi colestatici ereditari (ICD), trapianto
