Stampa 3D: la nuova frontiera del trapianto cardiaco

Ancora oggi, le malattie cardiovascolari rappresentano una delle principali cause di decesso in tutto il mondo. Tutti i Paesi, di conseguenza, promuovono varie strategie preventive per contrastarne l’elevata incidenza.

Fra le diverse cure atte ad affrontare gravi problematiche cardiache come l’insufficienza d’organo, l’ischemia o anomalie ereditate a livello genetico, il trapianto è sicuramente una delle più efficaci ma, allo stesso tempo, presenta diversi problematiche e un esito a lungo termine spesso incerto. L’elevato rischio d’insuccesso, infatti, è legato principalmente a reazioni di rigetto del tessuto trapiantato per mancanza di perfetta compatibilità tra donatore e ricevente.  

Tuttavia, in questo complesso scenario, si prospettano nuovi promettenti orizzonti grazie all’impegno di un gruppo di ricerca dell’Università di Tel Aviv che studia l’impiego in campo biomedico e biotecnologico di approcci innovativi. Attraverso questo lavoro d’avanguardia, i ricercatori sono riusciti a realizzare un cuore, munito di vasi sanguigni, grazie all’utilizzo di una stampante 3D. Il nuovo approccio, fondato su solide basi ingegneristiche e matematiche, ha permesso di minimizzare il rischio di malattia da rigetto d’organo nel soggetto ricevente.

Per lo sviluppo del progetto è stato prelevato tessuto omentale da donatori umani o animali (maiali): una parte delle cellule è stata separata dalla matrice cellulare, mentre l’altra è stata decellularizzata e processata per la formazione di un hydrogel personalizzato e termoresponsivo. Le cellule raccolte sono state opportunamente riprogrammate al fine di ottenere cellule staminali pluripotenti, in grado di differenziarsi in cardiomiociti e cellule endoteliali. Le cellule così ottenute, insieme all’hydrogel, sono state utilizzate come bio-inchiostro per la stampante 3D per la generazione del tessuto cardiaco ed endoteliale.

La tomografia computerizzata del cuore umano preso in esame ha permesso di studiare la struttura e l’orientamento esatto dei vasi sanguigni maggiori del ventricolo sinistro, fondamentale per l’immissione in circolo del sangue ricco di ossigeno. Grazie all’implementazione di software come CAD e modelli matematici riguardanti l’ossigenazione, è stato possibile ottenere un quadro anatomicamente dettagliato del muscolo cardiaco e dei suoi vasi, inclusi quelli di piccolo calibro.

Il risultato è stato la formazione di un cuore di dimensioni pari a quelle di un cuore di coniglio ma con le proprietà immunologiche, cellulari, biochimiche e anatomiche del paziente che ha donato il tessuto di partenza.

“In passato, molti ricercatori sono riusciti a ottenere stampe 3D di una struttura cardiaca ma senza cellule o vasi sanguigni. I risultati dimostrano il potenziale del nostro approccio di ingegnerizzazione personalizzata del tessuto per la sostituzione d’organo del futuro” ha affermato il prof. Tal Dvir della Scuola di Biologia Molecolare della Cellula e Biotecnologie dell’Università di Tel Aviv, responsabile del progetto di ricerca.

Il risultato ottenuto getta basi promettenti per la cura di malattie potenzialmente letali, ma sono comunque necessari ulteriori studi. “Abbiamo bisogno di sviluppare ulteriormente la tecnica di stampa” ha continuato il Prof. Dvir. “Le cellule hanno la necessità di generare l’abilità di pompaggio; fino a ora sono capaci di contrarsi, ma c’è bisogno di un’azione concertata. La nostra speranza è quella di riuscire a dimostrare l’efficacia e l’utilità del nostro metodo.”