Un finanziamento federale per un fegato biostampato a misura di paziente
Un progetto guidato dall’Università della California a San Diego (UC San Diego) ha ottenuto un finanziamento fino a 25,771,771 dollari per 60 mesi dall’agenzia statunitense ARPA-H (Advanced Research Projects Agency for Health). L’obiettivo dichiarato è arrivare a un fegato umano biostampato in 3D, funzionale e personalizzato sul paziente, con l’idea di ridurre dipendenza da organi da donatore e, in prospettiva, il ricorso a immunosoppressori quando il tessuto è generato a partire da cellule del paziente.
Perché il fegato è un collo di bottiglia per i trapianti
Il fegato è tra gli organi più richiesti: UC San Diego cita un bacino di oltre 12.000 pazienti negli Stati Uniti in lista d’attesa per il trapianto. Sullo sfondo c’è una carenza strutturale di organi: negli USA restano oltre 100.000 persone in attesa di un trapianto (tutti gli organi) e, anche con i progressi del sistema, i decessi in lista d’attesa sono ancora dell’ordine di decine al giorno su base nazionale.
Che cos’è ARPA-H e cosa prevede il programma PRINT
ARPA-H è un’agenzia federale istituita nel 2022 con la missione di accelerare soluzioni ad alto impatto in ambito salute. Nel caso specifico, UC San Diego opera dentro PRINT (Personalized Regenerative Immunocompetent Nanotechnology Tissue): un programma che punta a combinare bioprinting, medicina rigenerativa, biomateriali e produzione cellulare per ottenere organi “on-demand” che mirino a non richiedere immunosoppressione cronica. Le comunicazioni su PRINT indicano un totale di programma fino a 176,8 milioni di dollari in 5 anni, con finanziamenti legati a milestone tecniche.
Il team di UC San Diego e il ruolo clinico di UC San Diego Health
La guida scientifica è affidata a Shaochen Chen (UC San Diego Jacobs School of Engineering, Aiiso Yufeng Li Family Department of Chemical and Nano Engineering). Il progetto integra competenze di ingegneria, biologia epatica, imaging, chirurgia e intelligenza artificiale. Sul lato clinico è coinvolto Gabriel Schnickel, chirurgo dei trapianti e responsabile di divisione in UC San Diego Health, indicato come co-investigator insieme ad altri docenti di UC San Diego School of Medicine e Jacobs School.
Biostampa “a luce”: perché la polimerizzazione fotoguidata interessa ai tessuti complessi
Una parte tecnica chiave descritta per il progetto riguarda la solidificazione a luce: pattern di esposizione controllati digitalmente che induriscono bioink contenenti cellule, con l’obiettivo di riprodurre micro-architetture e dettagli fini (inclusi elementi vascolari) con una precisione difficile da ottenere con sole tecniche estrusive. In parallelo, UC San Diego evidenzia la capacità di fabbricare tessuti con strutture multicellulari in tempi molto rapidi (secondi anziché ore, in alcune dimostrazioni di laboratorio), elemento che diventa rilevante quando si scala verso dimensioni d’organo.
Bioink, idrogel e parametri di processo: cosa bisogna controllare
Nelle piattaforme basate su fotopolimerizzazione (SLA/DLP e varianti), la qualità del costrutto dipende da materiali (idrogel fotoattivi, fotoiniziatori, assorbitori), intensità e lunghezza d’onda della luce, tempi di esposizione e post-curing. In ambito “cell-laden”, serve bilanciare risoluzione e velocità con biocompatibilità (stress da luce, chimica di reticolazione, diffusione di nutrienti), perché un parametro ottimo per la forma può non esserlo per la vitalità cellulare a medio termine.
Il vero ostacolo: vascolarizzare un organo su scala umana
Quando si parla di fegato “trapiantabile”, la vascolarizzazione non è un dettaglio: oltre certe dimensioni la semplice diffusione non basta. In tissue engineering viene spesso citato un limite di ~100–200 μm come ordine di grandezza oltre il quale l’apporto di ossigeno per sola diffusione diventa insufficiente senza una rete vascolare o sistemi di perfusione. Per questo UC San Diego punta a reti perfondibili (cioè attraversabili da fluidi) e dichiara l’uso di AI per supportare progettazione e manifattura di architetture vascolari robuste.
Dati, imaging e AI: dal modello del paziente alla geometria stampabile
Per rendere “patient-specific” un organo, non basta la componente cellulare: servono anche geometrie compatibili con anatomia e flussi. Nel team UC San Diego compaiono competenze di imaging e modellazione, coerenti con un flusso di lavoro che potrebbe passare da immagini mediche e modelli computazionali a un design di canali vascolari e compartimenti tissutali stampabili e verificabili in perfusione.
La partnership industriale: Allele Biotechnology & Pharmaceuticals e la “fabbrica” di cellule
Accanto all’università entra Allele Biotechnology & Pharmaceuticals, Inc. (San Diego), indicata come partner per la generazione di cellule e per la transizione verso produzione “clinic-grade”. La comunicazione industriale descrive: creazione di linee iPSC (induced pluripotent stem cells) con metodi di riprogrammazione basati su mRNA, utilizzo di strutture cGMP e obiettivi di produzione su scala estremamente elevata (ordine di decine di miliardi di cellule per organo), oltre a piattaforme per guidare la generazione di più tipi cellulari.
Quali cellule servono per un fegato che funzioni davvero
Un fegato non è solo epatociti. Nel perimetro Allele/UC San Diego vengono citate famiglie cellulari rilevanti: epatociti (metabolismo e sintesi), colangiociti (vie biliari), progenitori/linee endoteliali (rivestimento vascolare) e altre cellule di supporto come hepatic stellate cells, che influenzano matrice extracellulare e microambiente. La letteratura su differenziazione da iPSC sottolinea che ottenere cellule “hepatocyte-like” mature e stabili resta impegnativo e richiede protocolli controllati e metriche funzionali (es. albumina, urea, attività enzimatiche).
Dal laboratorio alla clinica: standard, qualità e riproducibilità
Il passaggio da proof-of-concept a un prodotto trapiantabile porta vincoli pratici: tracciabilità delle linee cellulari, controlli di sterilità, rilascio lotti, coerenza tra produzioni, materiali conformi e processi ripetibili. UC San Diego indica esplicitamente l’obiettivo di spostare il flusso dalla produzione “laboratory-grade” a “clinical-grade”, sfruttando capacità industriali e impianti regolatori di Allele per la manifattura cellulare.
Cosa implica un orizzonte di 60 mesi
Il finanziamento copre cinque anni e, nella logica PRINT, il raggiungimento di milestone accelera o sblocca fasi successive. In pratica, per un fegato su scala umana questo tende a includere: progressiva crescita dimensionale dei costrutti, stabilizzazione della perfusione e della vitalità, incremento della maturità funzionale delle cellule, test di sicurezza e funzionalità in modelli preclinici e definizione di un processo produttivo ripetibile. È un percorso lungo anche quando gli obiettivi sono dichiarati in modo ambizioso: la differenza, qui, è l’integrazione fin dall’inizio tra tecnologia di stampa, AI, chirurgia e produzione cellulare in ambiente regolatorio.
Il quadro più ampio: altri team PRINT su fegato e rene
UC San Diego è uno dei performer del programma PRINT. Tra gli altri, sono stati comunicati award a istituzioni come UT Southwestern, Carnegie Mellon, Wyss Institute (Harvard) e Wake Forest, con un focus che, in più casi, riguarda il fegato (Wake Forest ha una linea centrata sul rene). Questo contesto aiuta a leggere il progetto UC San Diego non come iniziativa isolata ma come parte di una strategia federale che finanzia più approcci (bioink, bioreattori, piattaforme di stampa, immunocompetenza) per ridurre i punti di fallimento tipici della biostampa d’organo.
