La compagnia biotecnologica californiana Frontier Bio ha raggiunto un nuovo traguardo nell’ingegneria tissutale, riuscendo a biostampare tessuto polmonare umano. Questo progresso potrebbe rivoluzionare il trattamento delle malattie respiratorie e trasformare l’approccio ai trapianti di organi. L’innovazione promette anche di cambiare radicalmente lo sviluppo di farmaci per patologie come la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO), la fibrosi polmonare e persino il COVID-19. Grazie a modelli polmonari umani, le aziende farmaceutiche potrebbero ridurre i tempi di sviluppo, abbattere i costi e salvare vite.
Frontier Bio sta costruendo un futuro in cui i tessuti coltivati in laboratorio potrebbero eliminare la necessità di donatori d’organi, e modelli di tessuto umano sostituirebbero i test sugli animali. Con oltre 34 milioni di persone negli Stati Uniti affette da malattie polmonari croniche, l’impatto potenziale di questa tecnologia è immenso.
Un Tessuto Polmonare Simile a Quello Umano
Al centro di questa scoperta c’è un modello di tessuto polmonare che imita da vicino lo sviluppo naturale dei polmoni umani. Questo risultato è stato ottenuto grazie a una combinazione di biomateriali brevettati e cellule del polmone, tra cui le cellule staminali, stampate in strutture 3D specifiche.
Ciò che rende unica questa innovazione è la capacità del tessuto di autoassemblarsi in una complessa architettura microtissutale del polmone distale, inclusi bronchioli e alveoli, le aree in cui avviene lo scambio di ossigeno e anidride carbonica. Inoltre, il tessuto forma ciglia funzionali, piccole strutture simili a capelli che rimuovono muco e detriti, mantenendo le vie aeree pulite.
Il tessuto biostampato è anche in grado di produrre muco, che intrappola particelle estranee, e surfattante, una sostanza essenziale per mantenere gli alveoli aperti durante la respirazione. Queste caratteristiche funzionali rendono i modelli polmonari di Frontier Bio simili a polmoni reali, tanto che il tessuto “respira” come quelli umani.
Applicazioni Future e Riduzione della Sperimentazione Animale
In un’intervista con Samand Pashneh-Tala, responsabile dell’ingegneria del tessuto vascolare presso Frontier Bio, è stato esplorato il potenziale impatto di questa innovazione. Secondo Pashneh-Tala, “il nostro tessuto polmonare biostampato offre una piattaforma più rilevante dal punto di vista fisiologico per testare farmaci e terapie per le malattie respiratorie, rispetto ai tradizionali test sugli animali che spesso non rispecchiano accuratamente la fisiologia umana”. Questo potrebbe affrontare il problema dei tassi di fallimento elevati quando i trattamenti testati sugli animali non si traducono in successi nei trial clinici.
Inoltre, questa innovazione potrebbe fornire un’alternativa ai trapianti di organi. Pashneh-Tala ha sottolineato che “il tessuto polmonare biostampato potrebbe essere usato in futuro per generare nuovo tessuto da impiantare in individui con polmoni malati, ripristinando la funzione polmonare. Attualmente, il tessuto polmonare sostitutivo può essere fornito solo attraverso trapianti, ma c’è una carenza enorme di donatori e di tessuto disponibile”.
Una Visione per il Futuro
George Church, genetista pionieristico e consulente di Frontier Bio, prevede un futuro in cui la biostampa di tessuti umani eliminerà la necessità di donatori di organi e renderà la sperimentazione animale un ricordo del passato.
Il processo di biostampa di Frontier Bio si distingue per l’uso di cellule staminali che si differenziano in diversi tipi di cellule polmonari. Le cellule staminali vengono posizionate nello spazio tramite tecniche di biostampa e subiscono un processo di autoassemblaggio che imita la crescita naturale.
Pashneh-Tala ha spiegato: “Utilizziamo segnali chimici in momenti specifici per guidare le cellule staminali a differenziarsi nei tipi cellulari necessari per formare il tessuto polmonare. Il nostro approccio usa la stampa 3D per posizionare le cellule, ma poi si affida a processi di autoassemblaggio naturale per generare strutture microtissutali complesse come gli alveoli. Questo è simile a come le cellule si organizzano durante lo sviluppo embrionale e la crescita naturale nel corpo”.
Superare le Sfide della Biostampa
Una delle sfide principali, secondo Pashneh-Tala, è stata ottenere l’autoassemblaggio dei vari tipi di cellule polmonari. Il modello include diverse cellule che si differenziano dalle cellule staminali, e sviluppare metodi per far sì che queste si dispongano nelle strutture necessarie ha richiesto un grande sforzo.
I modelli di tessuto polmonare biostampato includono bronchioli e alveoli, che sono le unità funzionali del polmone dove avviene lo scambio gassoso con il sangue. Questo progresso offre un modello di test più accurato per le malattie respiratorie e la possibilità di eliminare la necessità di sperimentazione animale.
Pashneh-Tala ha concluso affermando che “stiamo continuamente avanzando nella complessità dei nostri modelli per generare, un giorno, tessuti idonei all’impianto umano per ripristinare la funzione polmonare”. Frontier Bio cerca attivamente collaborazioni per portare questa innovazione nella pipeline di sviluppo farmaceutico, con la speranza che il tessuto polmonare coltivato in laboratorio diventi presto una realtà nei trattamenti medici.
