Per la prima volta, gli scienziati fanno crescere reni umani all’interno di maiali

Gli scienziati fanno crescere reni umani dentro maiali

Per la prima volta, è stato coltivato da zero un organo umano solido in un animale – un primo passo in un processo che potrebbe potenzialmente risolvere la carenza di organi e salvare innumerevoli vite.

Ricercatori cinesi hanno coltivato reni umani parzialmente sviluppati all’interno di maiali embrionali, utilizzando una varietà di tecniche di ingegneria genetica, rivela un nuovo rapporto.

“Questo studio dimostra la prova del principio della possibilità di generare un organo umanizzato nei maiali, aprendo affascinanti possibilità per il futuro”, ha detto il ricercatore senior Liangxue Lai. È vice direttore del Southern China Institute of Stem Cell Biology and Regenerative Medicine presso gli Istituti di Biomedicina e Salute di Guangzhou.

I ricercatori hanno generato una serie di cinque reni umanoidi in maiali che avevano raggiunto lo stadio mesonefros, il secondo stadio dello sviluppo renale, dopo 25-28 giorni di sviluppo.

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Circa il 50% -70% delle cellule in questi reni in fase iniziale erano umane, ha detto Lai.

“Se il tempo di gestazione venisse prolungato, è possibile che la proporzione di cellule umane aumenti, ma potrebbero anche sussistere altre barriere tecniche”, ha detto Lai. “Stiamo lavorando su questo”.

Massimo Mangiola, direttore del Laboratorio di Immunogenetica per l’Istituto di Trapianti NYU Langone a New York, ha definito queste organi “primordiali”.

“Hanno dimostrato chiaramente che possono far crescere cellule umane in organi primordiali”, ha detto Mangiola, che non ha partecipato alla ricerca. “Non è mai stato fatto prima. È un po’ presto per dire se ciò si svilupperà in un rene umano completo, ma questo era il necessario primo passo verso tale obiettivo”.

Ricerche precedenti hanno utilizzato metodi simili per generare tessuti umani come sangue o muscoli nei maiali, ma questa è la prima volta che è stato effettivamente coltivato un organo parzialmente umano.

I ricercatori si sono concentrati sui reni perché sono uno dei primi organi a svilupparsi e sono anche l’organo più comunemente trapiantato negli esseri umani, secondo le note di riferimento.

In questo sforzo, i ricercatori hanno creato inizialmente embrioni di maiale geneticamente modificati privi di due geni chiave per lo sviluppo renale. Ciò ha creato uno spazio vuoto – una “nicchia” a forma di rene – all’interno degli embrioni che le cellule staminali umane potrebbero riempire con una minore competizione da parte delle cellule suine.

Una delle sfide dell’integrazione delle cellule staminali umane negli embrioni di maiale è stata che le cellule suine sovrastano le cellule umane durante lo sviluppo, hanno notato gli autori dello studio.

Successivamente, i ricercatori hanno ingegnerizzato le cellule staminali umane per renderle più propense a integrarsi negli embrioni di maiale e meno inclini all’autodistruzione. Queste cellule sono state quindi coltivate in cellule “ingenui” che assomigliano alle prime cellule embrionali umane.

Gli embrioni di maiale contenenti cellule staminali umane sono stati quindi coltivati in laboratorio, utilizzando nutrienti e ormoni unici per favorire la crescita di cellule umane e suine, prima che i ricercatori impiantassero gli embrioni in scrofe surrogate.

In totale, i ricercatori hanno trasferito 1.820 embrioni a 13 madri surrogate, afferma lo studio.

Dopo 25-28 giorni, i ricercatori hanno interrotto la gestazione ed estratto gli embrioni per verificare se gli embrioni avessero prodotto con successo reni umanizzati.

Gli investigatori hanno raccolto cinque embrioni di maiale che avevano reni strutturalmente normali per il loro stadio di sviluppo.

I ricercatori hanno scoperto che l’ingegneria genetica era riuscita a localizzare lo sviluppo delle cellule umane principalmente nei reni, con il resto dell’embrione composto da cellule suine.

I risultati dello studio sono stati pubblicati il 7 settembre nella rivista Cell Stem Cell.

“Abbiamo scoperto che se si crea una nicchia nell’embrione di maiale, le cellule umane naturalmente si collocano in questi spazi”, ha detto l’autore senior Zhen Dai, del Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health, in un comunicato stampa della rivista. “Abbiamo visto solo pochissime cellule neurali umane nel cervello e nel midollo spinale e nessuna cellula umana nella cresta genitale, il che indica che le cellule staminali pluripotenti umane non si sono differenziate in cellule germinali”.

Questa lieve proliferazione potrebbe essere ulteriormente impedita eliminando più geni nelle cellule staminali umane in futuri studi, hanno detto i ricercatori.

Il passo successivo è permettere ai reni di svilupparsi più a lungo, per vedere se le cellule umane continuano a competere con le cellule suine durante lo sviluppo. I ricercatori stanno anche lavorando per generare altri organi umani nei suini, tra cui il cuore e il pancreas.

L’obiettivo a lungo termine è quello di creare organi umani coltivati dai suini pronti per il trapianto, ma i ricercatori hanno riconosciuto che il lavoro sarà complesso e potrebbe richiedere molti anni.

“Poiché gli organi non sono composti da una sola linea cellulare, per avere un organo in cui tutto provenga dall’essere umano, probabilmente dovremmo ingegnerizzare i suini in modo molto più complesso e ciò comporta anche alcune sfide aggiuntive”, ha detto l’autore principale Miguel Esteban, del Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health, nel comunicato stampa.

Gli scienziati dovranno trovare un modo per eliminare completamente le cellule suine concorrenti se vogliono far crescere un rene completamente umano all’interno di un suino, ha detto Mangiola.

“Dovranno superare due barriere”, ha detto. “Una è: Puoi creare un organo completamente funzionale? E la seconda barriera sarebbe: Puoi creare un organo interamente composto da cellule umane?”

Ogni cellula suina rimanente nel rene aumenta la probabilità di rigetto dell’organo dopo il trapianto, ha sottolineato.

DOMANDA

L’obiettivo ultimo sarebbe far crescere un rene personalizzato composto dalle cellule del paziente in un suino, ha detto Mangiola.

“Sarà visto dal mio sistema immunitario come un organo proprio e non sarà rigettato”, ha spiegato.

Ma c’è un’altra possibile conseguenza – la possibilità che i virus suini possano crescere nelle cellule umane, ha aggiunto Mangiola.

“Alcuni di questi virus non creano molti problemi nel suino, ma ovviamente quando sono nel nostro corpo, potrebbero saltare di specie e, infatti, creare una nuova pandemia, che è una delle preoccupazioni della [Food and Drug Administration] degli Stati Uniti in termini di xenotrapianto”, ha detto.

Ulteriori informazioni

La Mayo Clinic ha ulteriori informazioni sul trapianto di rene.

FONTE: Liangxue Lai, PhD, vice direttore, Southern China Institute of Stem Cell Biology and Regenerative Medicine, Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health, Guangzhou, Cina; Massimo Mangiola, PhD, direttore, Immunogenetics Laboratory, NYU Langone Transplant Institute, New York City; Cell Stem Cell, 7 settembre 2023