Arriva il primo dente in provetta, ma occorreranno dieci anni prima che diventi realtà. Da pelle a polmoni, ecco tutte le fabbriche di organi

Odontoiatria | Silvio Campione | 12/07/2011 19:49

Dopo il primo occhio in provetta, arriva il dente completo costruito in laboratorio e trapiantato in un topo. Il risultato, pubblicato online sulla rivista Plos One, si deve a un gruppo di ricerca giapponese coordinato da Takashi Tsuji, dell'università delle Scienze di Tokyo. E' ''un passo in avanti sostanziale nella possibilità di costruire in laboratorio organi maturi''. Il dente è infatti il primo organo completo costruito in laboratorio e, secondo i ricercatori, apre la strada alla possibilità che un giorno lo stesso schema di ricerca possa fungere da modello per coltivare organi come cuore o polmoni: si potrebbero far crescere interamente in laboratorio per essere poi trapiantati.

Il dente biotech è maturo e completo sotto tutti gli aspetti, con tanto di legamenti esterni alle radici e della cavità ossea che lo ospita, e una volta trapiantato in un topo ha permesso una masticazione normale. I ricercatori hanno quindi costruito ''in provetta'' un'intera unità dentale. La perdita dei denti, spiegano gli autori, causa il riassorbimento della cavità ossea che ospita il dente, ovvero l'osso alveolare. Per questo, spiegano i ricercatori, ''abbiamo investigato se è possibile rigenerare non solo il dente, ma anche la cavità che lo contiene''. L'unità dentale completa è stata 'fabbricata' attraverso più passaggi. In un primo momento è stata ottenuta la gemma dentale a partire dai 'semi' da cui si sviluppano i denti, ossia dalle cellule del tessuto connettivo embrionale (mesenchimali) ed epiteliali fatte crescere separatamente e successivamente iniettate in una goccia di 'colla' biologica, il collagene. Le cellule sono state coltivate per 5-7 giorni, finché non hanno formato i primi stadi della gemma naturale di un dente. A questo punto la gemma è stata inserita in un dispositivo a forma di anello che ha permesso di controllare la sua crescita, sia nella forma sia nella lunghezza, ed è stata trapiantata nella ghiandola surrenale di un topo per continuare lo sviluppo. Il dente, crescendo, ha sviluppato gradualmente sia i tessuti duri sia le radici, ed ha incrementato il volume dell'osso alveolare. Per ottenere un'unità dentale matura ci sono voluti circa 60 giorni, quindi il dente è stato trapiantato nella mascella di un topo. Una volta innestata nell'osso, l'unità dentale ha cominciato a stimolare la formazione dell'osso alveolare (in circa 45 giorni) e il dente è stato perfettamente in grado di masticare e si è dimostrato vivo a tutti gli effetti, capace di rispondere agli stimoli dannosi come lo stress meccanico e il dolore. Il risultato è il punto di arrivo della ricerca cominciata a metà degli anni 2000 dal gruppo di Takashi Tsuji. La gemma dentale che è stata il punto di partenza per il dente biotech è stata infatti ottenuta grazie alla tecnica con cui nel 2007 i ricercatori giapponesi avevano ottenuto una gemma dentale a partire da cellule mesenchimali ed epiteliali. Nel 2009 agli stessi ricercatori avevano dimostrato che il dente poteva nascere direttamente nella bocca di un topo grazie al trapianto della gemma dentale.

Parla il coordinatore della ricerca

Saranno necessari dieci anni di sperimentazione prima che i denti ''su misura'' coltivati in laboratorio diventino una realtà. E' la stima dello stesso coordinatore della ricerca, Takashi Tsuji, dell'Università della Scienza di Tokyo. ''Trasformare questo traguardo in una pratica clinica richiederà almeno 10 anni'', ha detto il ricercatore. Il risultato appena raggiunto è sicuramente eccezionale ed è una prova di principio della possibilità di coltivare in provetta organi maturi da trapiantare. Tuttavia la strada è ancora lunga: ''dobbiamo identificare le cellule più efficaci da utilizzare per creare la gemma e condurre elaborate sperimentazioni cliniche''. Il dente è stato costruito in laboratorio a partire da due tipi di cellule staminali: prima è nata la gemma, quindi il dente che ha cominciato a formarsi è stato incanalato in una matrice a forma di anello per controllarne dimensioni e forma e poi in una seconda struttura che ne ha guidato la crescita nelle tre dimensioni. ''Una volta incapsulata, la gemma dentale ha cominciato ad accumulare gradualmente tessuto duro, ad estendere la propria radice, ha aumentato il volume dell'osso alveolare, infine ha generato un'unità dentale con la corretta struttura di un intero molare, e la formazione corretta del tessuto periodontale intorno all'osso alveolare'', ha spiegato Takashi Tsuji. ''Abbiamo utilizzato la capsula perché ancora non disponiamo di un sistema tridimensionale per coltivare un dente provetta'', ha detto ancora il ricercatore. Una volta trapiantato nella bocca del topo, il molare ha attecchito: ''ha cominciato a funzionare nella masticazione - ha detto il ricercatore - ed è risultato capace anche di avvertire stimoli fisiologici come il dolore''. ''Con questo risultato - ha concluso Takashi Tsuji - abbiamo fornito una prova di principio del fatto che è possibile sostituire organi maturi prodotti in laboratorio come terapia rigenerativa''. E' un passo in avanti ''importante - ha rilevato - perché gli organi addominali, come fegato e reni, devono essere trapiantati solo quando sono completamente maturi. Non basterebbe, cioè, impiantare una gemma dell'organo per sostituire quello malato''.

Gli organi prodotti in laboratorio

Il dente biotech ottenuto in Giappone è l'ultimo capitolo di una strada che negli ultimi anni sta accumulando successi sempre più importanti. Si tratta del primo organo interamente costruito in laboratorio e trapiantato in un organismo (per ora in un animale, il topo). Per i ricercatori è una prova di principio verso future ''fabbriche di organi''. Ecco lo stato attuale della ricerca:

- DENTI: sono stati fatti crescere interamente in provetta a partire da cellule staminali. Da queste è stata ottenuta la gemma che, guidata da una matrice e incapsulata in una ghiandola surrenale, si è sviluppata in una struttura tridimensionale.

- OCCHIO: cellule staminali embrionali di topo, immerse in un cocktail di sostanze nutrienti e che ne favoriscono la crescita, si sono assemblate spontaneamente fino a formare il calice ottico, ossia la struttura embrionale da cui deriva la retina.

- TRACHEA: è stata ottenuta combinando cellule staminali e materiali derivati dalle nanotecnologie. Il primo trapianto nell'uomo è avvenuto in Svezia.

- INTESTINO: è il primo organo umano costruito in laboratorio a partire da cellule staminali. Ha una struttura tridimensionale e funziona perfettamente, come dimostrano i test sugli animali.

- POLMONI: primo organo complesso nato in provetta, con una tecnica che utilizza la struttura naturale dell'organo come impalcatura su cui si sviluppano le nuove cellule, all'interno di un incubatore che simula l'ambiente embrionale.

- PELLE: è stato il primo tessuto coltivato in provetta e il risultato più importante risale al 2006, quando è stata ricostruita la pelle completa di strato superficiale e profondo utilizzando tre diversi tipi di cellule staminali.

- CORNEA: è stata coltivata in Spagna, nell'università di Granada, con cellule staminali di coniglio.

- CUORE: numerosi gruppi, fra i quali molti italiani, hanno cominciato test clinici basati su staminali del muscolo cardiaco e condotti su pazienti colpiti da infarto. I possibili beneficiari della tecnica sarebbero numerosi, ma prima di trarre conclusioni molti aspettano i risultati dei test in corso.

- CARTILAGINE: la coltivazione di questo tessuto si sta consolidando, decine di migliaia i possibili beneficiari;

- OSSO: si sta avvicinando la fase del passaggio dai test pre-clinici ai clinici.

- VASI SANGUIGNI: i test su animali sono in fase avanzata e si comincia a pensare a uno studio pilota.

- GHIANDOLE ENDOCRINE: la ricerca riguarda soprattutto le cellule del pancreas addette alla produzione di insulina.

- CELLULE DI FEGATO E RENE: sono utilizzate per realizzare bioreattori per riparare insufficienze acute o in persone in attesa di trapianto.

- MUCOSE: il primo risultato concreto arriva dall'Italia, con la ricostruzione della prima vagina biotech. Test pre-clinici sulla ricostruzione del sistema uro-genitale sono in corso negli Usa.

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