L’anno scorso, un team scientifico a Varsavia, in Polonia, ha biografato il primo prototipo al mondo di un pancreas bionico con un sistema vascolare. Guidati dall’esperto e inventore di trapianti clinici, Michał Wszoła, gli specialisti cercano di introdurre la bioprinting 3D del pancreas bionico nelle pratiche cliniche di tutto il mondo in poco più di tre anni . Il lavoro, condotto presso Polbionica , una società spin-off della Foundation of Research and Science Development , porterà sul mercato la ricerca su scaffold per bioprint 3D usando isole pancreatiche vive o cellule produttrici di insulina per creare un pancreas bionico, come i bioink, bioreattore e file g-code necessari per stampare il pancreas bionico.
Con oltre 40 milioni di persone che soffrono di diabete di tipo I in tutto il mondo, questo progetto ha molte promesse. Nella sola Europa, sette milioni di persone sono affette dalla malattia, 700.000 delle quali sono state sottoposte a gravi complicazioni.
Le statistiche da sole offrono una panoramica generale preoccupante della malattia. Ancora di più perché, come suggerito da Wszoła in un’intervista con 3DPrint.com , l’inconsapevolezza dell’ipoglicemia è una complicazione pericolosa per la vita che causa morte improvvise ed è uno dei maggiori problemi per il diabete di tipo I; e l’unico metodo che porta a una cura completa è un trapianto di pancreas o di isole pancreatiche. Ma meno di 200 trapianti pancreatici vengono eseguiti ogni anno in Europa , il che significa che centinaia di persone muoiono in attesa di un trapianto.
Polbionica sta lavorando allo sviluppo di elementi chiave che supportano lo sviluppo del primo pancreas bionico adatto al trapianto: bioink A per bioprinting pancreas bionico, bioink B per bioprinting vasculature, un nuovo bioreattore per organi in crescita e un file g-code con specifici comandi di bioprinting.
La società ha sviluppato i propri bioink per questo progetto e per la bioprinting di altri organi del corpo, mentre un altro bioink è stato utilizzato nella bioprinting 3D di vasi con cellule endoteliali. Inoltre, per svolgere la loro ricerca, hanno utilizzato Cellink s’ BIOX bioprinter.
Bioreattore (Immagine: Polbionica)
Secondo Wszoła, l’organo basato su bioink 3D bioprintati caricati su cellule, vasi funzionali e isole pancreatiche ripristinerebbe la capacità del corpo di regolare i livelli di zucchero nel sangue e rivoluzionerebbe il trattamento del diabete.
Per ora, il team scientifico ha la capacità di biografare un organo vivente di 3x5x3,5 centimetri, che consiste di oltre 600.000 isole equivalenti che vengono recuperate dal donatore e considerate la quantità adatta per curare una persona con diabete.
“Il nostro prossimo passo è sostituire le isole pancreatiche con cellule staminali e alfa derivate dalle cellule staminali. Con questo approccio, il paziente non dovrebbe attendere le cellule donatrici poiché le cellule staminali pluripotenti utilizzate sono derivate dai loro stessi tessuti ”, ha indicato Wszoła, che è anche un trapianto e un chirurgo generale. “Finora, gli studi sugli animali hanno dimostrato che l’uso di prodotti affermati era sicuro.”
Scienziati al lavoro in laboratorio (Immagine: Polbionica)
“Per invertire il diabete nell’uomo, abbiamo bisogno di circa un miliardo di cellule staminali perché l’efficacia nel trasformarle in cellule produttrici di insulina varia tra il 15% e il 40%. Non credo che saremo in grado di risolvere il problema del diabete fragile con il trapianto di isolotti derivati dalle cellule staminali (cellule alfa e beta mescolate in organoidi 3D) da soli ”, ha affermato. “Dovremmo ricordare la lezione appresa dal trapianto di isole pancreatiche, sia che utilizziamo isole originali derivate da un pancreas del donatore o prodotte dalle cellule staminali dei pazienti, non risolverà il problema. Secondo me, dobbiamo dare a questi nuovi isolotti un nido speciale, che coinvolge una matrice extracellulare attraverso i nostri bioink e le navi che forniscono ossigeno. “
I ricercatori di Polbionica hanno recentemente condotto studi sui topi, dimostrando che i petali pancreatici bioprintati con bioink sono stati ben tollerati dagli animali senza alcuna estesa reazione da parte di corpi estranei. Ad aprile passeranno agli studi con i maiali e stanno pianificando studi con animali più grandi insieme ad Artur Kaminski, capo del Dipartimento di trapianto e Banca centrale dei tessuti dell’Università medica di Varsavia .
“Prevediamo che verranno condotti studi clinici a Varsavia con la collaborazione dei nostri partner MediSpace Medical Center e Warsaw Medical University. Tuttavia, per iniziare questa fase, dobbiamo ancora superare alcuni ostacoli, come la stabilità del prodotto, la sperimentazione sugli animali, l’approvazione da parte delle autorità e i finanziamenti. Se tutto ciò accade, solo pochi pazienti saranno coinvolti nella prima fase della sperimentazione clinica, principalmente quelli che non possono ricevere nessun altro trattamento, e dobbiamo ricordare che per la maggior parte delle persone con diabete, l’assunzione intensiva di insulina con controllo CGM è sufficiente “, ha spiegato Wszoła.
Nel 2012, le spese per il diabete nel mondo rappresentavano l’11% della spesa sanitaria totale. Lo stato polacco ha bisogno di quasi un miliardo di euro ogni anno per il diabete. Secondo Wszoła, la loro potenziale concorrenza, lavorando allo sviluppo del pancreas artificiale offre solo un trattamento ponte. Polbionica vuole andare oltre: il loro pancreas bionico potrebbe essere un organo vivente che rappresenta una svolta nel trattamento del diabete di tipo 1.
Lui, insieme al suo team, spera che il loro prodotto finale e il loro know-how risolvano i problemi legati alla carenza di organi, complicanze postoperatorie e immunosoppressione dopo il trapianto e, soprattutto, sarà una possibilità per curare completamente il diabete di tipo 1.
Inoltre, lo sviluppo positivo della tecnologia di produzione di organi influenzerebbe in modo significativo la salute generale della società, eliminando in gran parte il problema delle malattie associate al fallimento degli organi allo stadio terminale, riducendo i costi di trattamento, la necessità di assistenza sociale e l’assenteismo professionale, migliorando al contempo il qualità della vita dei pazienti e accelerare il processo di introduzione sul mercato di nuovi farmaci.
“Il bioprinting può avere un grande impatto sullo sviluppo della medicina, tuttavia, come ogni tecnologia, presenta anche alcune limitazioni. Dobbiamo ricordare che stiamo gestendo le cellule viventi e lo stress e le altre condizioni che le cellule subiscono durante il processo di bioprinting influenzano la sua funzione. Inoltre, dobbiamo ancora lavorare su materiali migliori per costruire organi, materiali che mantengano le cellule unite e permettano loro di funzionare correttamente, materiali con resistenza, viscosità ed elascità speciali “, ha affermato Wszoła.
La tecnologia istituita da Polbionica potrebbe anche consentire ai ricercatori di bioprintare i modelli di organi vascolarizzati con tumori del cancro per condurre ricerche sull’efficacia di nuovi farmaci implementati. Potrebbe persino rivoluzionare le vie di attuazione dei farmaci e contribuire a ridurre la necessità di eseguire studi sugli animali.
“Il campo del test antidroga può trarre grandi benefici dal bioprinitng, con la nostra tecnologia siamo ora in grado di biografare diversi modelli patologici, come tumori del pancreas e del fegato, melanomi, intestino crasso e carcinoma mammario. Possiamo anche imitare i microambienti all’interno dei tumori, stampare vasi e osservarli in laboratorio quando aggiungiamo farmaci ed eseguiamo analisi diverse. In breve, possiamo dare molte risposte e avere un’idea dello sviluppo di farmaci come mai prima d’ora. “
Polbionica sta implementando il progetto nell’ambito del programma Pratiche di prevenzione e cura delle malattie della civiltà (STRATEGMED), finanziato dal Centro nazionale polacco di ricerca e sviluppo . Con esperti nei settori della biotecnologia, della chimica, della meccatronica, della bioprinting e della medicina, il team sta avanzando abbastanza rapidamente in un’area che fino ad oggi non ha cura, le nuove tecnologie possono aiutare i pazienti a ridurre l’onere della gestione della condizione , soprattutto per quanto riguarda per misurare i livelli di zucchero nel sangue e somministrare insulinatuttavia, le scoperte non sono comuni. E sebbene sia ancora in fase di sperimentazione sugli animali, il team non vede l’ora che arrivi il bioprint di un pancreas bionico con cellule e tessuti viventi usando i propri bioink.
