Ogni volta che le visioni futuristiche del passato si avvicinano alla realtà, ci chiediamo quale sarà il prossimo passo per l’umanità. Ma quando si tratta di medicina, ogni passo è lungo, gli studi preclinici e clinici richiedono anni e se guardiamo ad alcuni dei fatti noti, la disciplina è avanzata ma non è cambiata molto. Ad esempio, è statoA 50 anni dal primo trapianto di cuore di successo, sono ancora richiesti donatori umani. I trapianti di cuore sono ancora procedure complesse e rischiose ormai tanti anni dopo. Gli organi artificiali sono il prossimo passo oltre questo. Con l’aiuto della tecnologia di bioprinting 3D sempre più ricercatori stanno creando organoidi funzionali ma sembriamo ancora lontani dagli organi di impianto. Continuiamo a sentire dagli esperti che la produzione additiva ha fatto avanzare così tante industrie e scienze, ma non la medicina, o almeno non quanto ci aspettavamo. Ma ogni tanto sentiamo storie di medici che tentano di cavalcare l’onda dell’impossibile, ed è quello che Michal Wszola ha fatto negli ultimi dieci anni. La vicinanza del chirurgo generale e del trapiantologo ai pazienti durante la sua carriera lo ha spinto a cercare soluzioni al diabete, alla pancreatite cronica e alle malattie renali, alcune delle malattie più comuni che tratta ogni giorno. Lo specialista di origine polacca e creatore del primo pancreas bionico con microvascolarizzazione ha parlato sul futuro della sua impresa e sulla necessità di utilizzare la bioprinting per avanzare al prossimo capitolo della rivoluzione medica.
Nel 2009 Wszola ha istituito la Fondazione per la ricerca e lo sviluppo scientifico a Varsavia, in Polonia, per migliorare le attività educative e di ricerca nel campo delle scienze mediche e biomediche. Wszola è stato attivamente alla ricerca di terapie mediche rivoluzionarie per aiutare i pazienti con diabete e problemi secondari, nonché i pazienti che vengono indirizzati ai reparti di trapianto per pancreas o trapianto di isole. L’attuale focus della Fondazione è su un progetto di bioprinting 3D per un pancreas bionico, un organo che potrebbe consentire alle persone con diabete di raggiungere le normali funzioni e sostituirà anche la necessità di terapia insulinica cronica. Il suo team ha anche sviluppato due bioink da utilizzare con le isole pancreatiche, che saranno presto disponibili in commercio.
Il progetto prevede la bioprinting di scaffold 3D insieme a vasi funzionali e isole pancreatiche e, di conseguenza, la formazione di un pancreas bionico perfettamente funzionale che sarebbe adatto per il trapianto.
“Lo scorso marzo, abbiamo biografato il pancreas bionico per la prima volta usando cellule di isole di topi e un altro di maiali, creando un organo delle dimensioni di un terzo di un pancreas normale; ma in questo caso, la dimensione non è importante poiché vogliamo solo la funzione degli isolotti, responsabili della produzione di insulina. Ciò a cui io e il mio team siamo interessati è avere un pancreas pronto a curare il diabete, non a riparare l’organo nativo. Nell’organo che abbiamo biografato, possiamo posizionare un milione di isole pancreatiche, che è già sufficiente per curare il diabete. “
Il progetto del pancreas bionico mira a creare un pancreas personalizzato dalle cellule staminali del paziente, eliminando qualsiasi rischio di rigetto. Le cellule staminali verranno quindi trasformate verso cellule che producono insulina e glucagone e bioprintate; infine, il pancreas bionico verrebbe testato per verificarne la funzionalità prima del trapianto umano. Organi come fegato, pancreas o reni sono complessi da riprodurre poiché richiedono un sistema vascolare e, in questo caso, la vascolarizzazione è stata una grande sfida per Wszola e il suo team. L’ organo bioprintato doveva avere una fitta rete vascolare in modo che tutte le cellule delle isole pancreatiche fossero ben rifornite di glucosio e ossigeno. Al laboratorio Fondazione, Wszola e la sua squadra utilizzo Cellink bioprinters di condurre i loro esperimenti.
Gli studi sugli animali con i topi sono un primo tentativo di osservare come la microvascolatura bioprintata possa penetrare nel nuovo pancreas. La chiave è analizzare quanto tempo richiederà questo processo e una volta che avrà quel numero (che potrebbe essere qualsiasi cosa da giorni a settimane o addirittura mesi), pubblicherà un documento insieme ai colleghi della Fondazione e a un consorzio , che include il Medical Università di Varsavia, Università della Tecnologia di Varsavia , Nencki Institute of Experimental Biology , Medispace and Infant Jesus Hospital .
La Polonia ha già un forte background medico nella ricerca pancreatica. Nel 1965, Stanislaw Moskalewski riuscì, per la prima volta, a isolare con successo isolotti dal pancreas di cavie tritate . Naturalmente, ulteriori indagini sono seguite con successive sperimentazioni negli Stati Uniti che hanno portato al trapianto di isole dal pancreas del donatore, tuttavia, Wszola ritiene che questo metodo abbia due problemi principali: mancanza di vascolarizzazione e isolamento complesso delle isole, che rimuove la matrice extracellulare dalle isole. Così ha iniziato a guidare una squadra nel 2013 per scoprire come la bioprinting può aiutarli a capire come sviluppare isolotti con vascolarizzazione già incorporata.
“Ho deciso che la bioprinting poteva risolvere il problema della vascolarizzazione dell’isolotto, quindi ho iniziato a cercare modi per usarlo in medicina e presto ho imparato che ciò che volevo stampare era un organo con isolette vitali, cellule endoteliali e vasi. Alla Fondazione, utilizziamo la bioprinting per il controllo della pressione e studiamo la massima pressione necessaria per la bioprinting di ogni tipo di cellula. “
Un’altra parte dello studio è stata dedicata alla creazione di un bioink speciale, poiché Wszola afferma che i bioink che potevano acquistare commercialmente non erano adatti per il trapianto clinico. Tutti i bioink isolavano le isole dall’ambiente esterno, il che rende difficile il trasferimento di insulina dalle isole pancreatiche e l’ossigeno nelle cellule delle isole, lasciandole sostanzialmente morire. Insieme ai colleghi, ha creato bioink e Polbionica , una startup, per venderli non appena saranno disponibili in commercio. Uno dei bioinkimita la matrice extracellulare delle isole e ha permeabilità in modo che sia simile a ciò che troviamo nei tessuti naturali; il secondo bioink consente agli scienziati di eseguire la bioprinting dei vasi attorno agli isolotti ed entrambi vengono utilizzati per creare il pancreas bionico da Wszola e dal suo team.
Wszola ha continuato spiegando che è “un chirurgo di trapianto, quindi il mio obiettivo è passare a studi clinici sull’uomo. Quando finiremo lo studio attuale con i topi, passeremo a modelli animali più grandi, che impiegheranno tra uno e due anni. Dopo aver analizzato i risultati degli studi preclinici, potremmo essere pronti per iniziare gli studi clinici. Se tutto si muove come previsto, prevediamo di trapiantare il pancreas bionico bioprintato tra tre o cinque anni. “
Gran parte del lavoro prevede anche lavori di laboratorio per trasformare le cellule staminali in insulina. Wszola afferma di preferire l’uso di cellule staminali rispetto alle cellule pancreatiche, ma questa tecnica è ancora agli inizi e potrebbe richiedere alcuni anni per svilupparsi. Egli ritiene che il primo passo sia “iniziare il trapianto con le isole e ottenere un feedback positivo, tuttavia, le cellule staminali funzioneranno meglio del trapianto di isole perché potrebbe aiutare un gruppo più ampio di pazienti”.
“Conosco personalmente troppe persone che affrontano condizioni potenzialmente letali a causa di malattie del pancreas, vedo i pazienti che hanno bisogno di aiuto ogni giorno e, soprattutto, devo dire loro qualcosa che darà loro speranza per il futuro. Questo è ciò che guida la mia missione personale, le migliaia di umani dietro la malattia mi aiutano a lavorare molto duramente per svolgere ricerche e soddisfare la possibilità di avviare studi clinici. Credo che il mio lavoro sarà finito quando vedrò i miei pazienti uscire dall’ospedale, sicuri che siano sopravvissuti e non abbiano il diabete ”, ha concluso l’esperto.
