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Medicina

Le persone che hanno fatto la storia dei vaccini

Siamo nella settimana mondiale dedicata alle vaccinazioni. E con l’occasione, Wired ha pensato di raccontarvi la storia di una tra le più importanti scoperte nella storia della medicina attraverso i suoi protagonisti (nel bene e nel male)

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I numeri a volte parlano chiaro. Pensiamo al vaiolo, una malattia che nel corso del ventesimo secolo ha ucciso tra i 300 e i 500 milioni di persone, per poi sparire, di colpo, grazie a una campagna di vaccinazioneinternazionale. È vero, rimane l’unico caso, ma altre malattie potrebbero presto fare la stessa fine. La poliomielite, ad esempio, che dal 1988 ad oggi ha registrato un calo del 99% nei casi, e rimane endemica solamente in tre nazioni del mondo. O ancora, il morbillo, per il quale le vaccinazioni hanno abbattuto dell’80% la mortalità tra il 2000 e il 2017, salvando circa 21 milioni di vite umane in meno di due decenni. Di fronte a simili cifre, è difficile non concordare con gli esperti: i vaccini sono una delle più importanti scoperte nella storia della medicina. E bisogna evitare che bufale, fake news e vere e proprie truffe ne compromettano i risultati.

È per questo che nasce la Settimana mondiale delle vaccinazioni, un appuntamento sponsorizzato dall’Oms per ricordare i benefici dei vaccini, e contrastare la disinformazione in materia. Quest’anno abbiamo deciso di contribuire a modo nostro, facendo un ripasso di storia: ecco alcuni dei più importanti personaggi che hanno contribuito, in positivo o in negativo, allo sviluppo e alla diffusione delle vaccinazioni.

Lady Mary Wortley Montagu

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Non è facile decidere dove inizia la storia delle vaccinazioni. Ma un punto di partenza può essere la figura di Lady Mary Wortley Montagu, una donna modernissima per la sua epoca, che in questa vicenda fa in qualche modo da ponte tra le pratiche empiriche svolte per millenni in oriente, e lo sviluppo dei vaccini scientifici dell’occidente. Scrittricepoetessa e intellettualeLady Mary Wortley Montagu nacque nel 1689 in una famiglia aristocratica dello Yorkshire, ed è ricordata per una vita avventurosa, in cui intrecciò amicizie con figure di primo piano come Mary Astell, una delle prime paladine dei diritti delle donne in Inghilterra, e prese decisioni difficili come quella di fuggire con il futuro marito, Edward Wortley Montagu, in seguito al rifiuto paterno di concedere il suo benestare al loro matrimonio. Il suo contributo alla diffusione delle vaccinazioni arrivò intorno al 1717, un periodo in cui risiedeva ad Istanbul, dove aveva seguito il marito, divenuto ambasciatore britannico nell’impero ottomano.

Nella capitale dell’attuale Turchia la nobildonna inglese ebbe modo di vedere con i propri occhi una procedura medica sviluppata in oriente, e ancora poco conosciuta in Europa: la variolizzazione, ovvero l’inoculazione di materiale prelevato dalle pustole di un paziente in fase di guarigione dal vaiolo, per rendere il soggetto inoculato più resistente a future infezioni. Una pratica concettualmente simile alla vaccinazione, ma ben più pericolosa perché basata sull’utilizzo di un virus umano non attenuato per indurre l’immunizzazione. Nonostante qualche pericolo, però, la variolizzazione funzionava realmente, e lady Wortley Montagu ne comprese immediatamente le potenzialità, in un periodo in cui il vaiolo uccideva decine di migliaia di persone ogni anno nella sola Inghilterra. Ne parlò per lettera ad amici e parenti residenti nella madre patria, e una volta rientrata ne promosse la diffusione, sfidando le resistenze della classe medica inglese per una pratica sviluppata nel lontano oriente. Grazie ai suoi sforzi, la variolizzazione trovò una certa diffusione anche in Europa, fino a quando, qualche decennio più tardi, venne però superata da una scoperta ancor più fondamentale: la vaccinazione.

Edward Jenner

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Nato a Berkeley il 17 maggio del 1749, Jenner non dovrebbe avere bisogno di presentazioni, visto che è considerato universalmente l’inventore dei vaccini. Ebbe una vita lunga e ricca di successi scientifici, ma la sua intuizione più importante arrivo quando si accorse di un particolare curioso in una piccola nicchia della popolazione inglese: i mungitori, che difficilmente soffrivano (e ancor più raramente morivano) di vaiolo, ma che spesso mostravano sintomi simili a quelli della malattia, se pur di entità molto più lieve, e spesso limitati alle mani usate per mungere le mucche.

Studiando la questione, Jenner si rese conto che si trattava di una malattia differente, definita cow-pox (o vaiolo bovino), endemica tra i bovini ma in grado di infettare anche l’uomo, a cui fornisce comunque gli stessi effetti protettivi che si osservavano nei pazienti sopravvissuti a un’infezione da vaiolo. A voler essere sinceri, Jenner non fu il primo ad accorgersi di questo particolare, e neanche il primo a sperimentarlo come possibile terapia per proteggere gli esseri umani dal vaiolo. Ma è dai suoi esperimenti, e dal suo lavoro, che la vaccinazione ricevette la credibilità necessaria per la sua diffusione.

Nel 1978 Jenner mise alla prova la sua ipotesi con un esperimento che oggi riterremmo quanto meno discutibile, ma che si rivelò fondamentale per dimostrare l’efficacia della vaccinazione. Inoculò il vaiolo bovino nel figlio di otto anni del suo giardiniere. E quando i sintomi, piuttosto deboli, della malattia avevano ormai fatto il loro corso, passò ad inoculare il piccolo con il vaiolo umano, dimostrando che anche a seguito di ripetuti contatti con il materiale infetto il bambino non sviluppò mai alcun nuovo sintomo della malattia.

Jenner continuò a lavorare all’idea, ripetendo l’esperimento con altre 23 persone (tra cui il proprio figlio di 11 anni), pubblicando i suoi risultati in un articolo del 1801. E nel giro di pochi decenni, l’indubbia efficacia delle vaccinazioni di Jenner le resero tanto popolari che il governo britannico iniziò a fornire gratuitamente l’inoculazione con vaiolo bovino alla popolazione, bandendo al contempo la pratica della variolizzazione dal paese. Nel 1854 il vaccino contro il vaiolo divenne obbligatorio nel Regno Unito, da eseguire entro i primi tre mesi di vita di ogni nuovo nato.

Louis Pasteur

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Anche in questo caso, ci troviamo di fronte a uno dei nomi più noti nella storia della medicina. Pasteur (27 dicembre 1822 – 28 settembre 1895) è stato l’inventore della moderna microbiologia, fornendo con i suoi lavori la prova definitiva dell’esistenza di microorganismi, e che sono proprio questi nemici invisibili, ma letali, a causare le malattie infettive. Il suo contributo nel campo dei vaccini non è comunque da meno: è a lui infatti che si deve l’invenzione dei vaccini attenuati.

Nel caso del vaiolo, infatti, Jenner aveva avuto la fortuna di individuare una forma virale in grado di fornire protezione dal vaiolo umano, pur provocando sintomi estremamente più lievi. Di rado però si ha una simile fortuna, ed è qui che entra in gioco l’attenuazione, cioè l’utilizzo di un agente patogeno la cui virulenza viene diminuita artificialmente in modo che immunizzi l’organismo umano senza provocare sintomi rilevanti della malattia.

Come spesso capito nella scienza, la scoperta di questa tecnica arrivò per caso (o per usare un termine inglese, per serendipity): nel 1879 Pasteur e il suo assistente Charles Chamberland stavano studiando il colera aviare(una malattia fatale dei volatili), e per errore inocularono negli animali alcuni batteri rimasti troppo a lungo al di fuori del loro terreno di coltura. Gli animali svilupparono sintomi estremamente lievi della malattia, e quando (su intuizione di Pasteur) i due tentarono di infettarli nuovamente con una coltura fresca di batteri, gli animali si dimostrarono immuni.

Nacque così il concetto di vaccino attenuato: danneggiando gli agenti patogeni (con il calore, l’esposizione all’ossigeno o a sostanze chimiche), è possibile limitarne la virulenza fino a renderli innocui, ma pur sempre in grado di istruire il nostro sistema immunitario e renderci così capaci di contrastare nuove infezioni da parte di ceppi più aggressivi.

Salk e Sabin

In questo caso, i due protagonisti possono essere citati assieme. Lavorando in modo indipendente (e con uno strascico di polemiche e una certa rivalità) Albert Sabin che Jonas Salk hanno entrambi contribuito infatti a sconfiggere una delle più temibili malattie note all’umanità: la poliomielite. Un’infezione che colpisce prevalentemente i bambini al di sotto dei cinque anni di età, causando una forma di paralisi irreversibile in un caso ogni 200, che il 5-10% delle volte si rivela mortale. Prima del 1955 non esistevano praticamente rimedi contro questa malattia, ed è solamente grazie allo sviluppo del primo vaccino iniettivo contro la poliomielite, realizzato da Salk, che la lunga strada verso l’eradicazione della malattia ha avuto finalmente inizio.

Se il suo fu il primo vaccino a comparire sul mercato, quello di Sabin, invece, di pochi anni posteriore, è il più facile da somministrare: perfezionato nel 1960, il vaccino di Sabin viene somministrato oralmente e previene completamente il rischio di contrarre la malattia. In Italia fu autorizzato nel 1963 e reso obbligatorio nel 1966, e la sua adozione ha portato alla totale scomparsa della malattia dal nostro paese (l’ultimo caso è stato registrato nel 1982), così come ogni altro in cui è stata adottata una campagna di vaccinazioni obbligatorie. Grazie ai due vaccini, oggi la poliomielite è prossima alla totale eradicazione, con soli 33 casi segnalati nel 2018, a fronte di oltre 350mila nel 1988.

Maurice Hilleman

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 (foto: Ed Clark/Time & Life Pictures/Getty Images)

In questo caso, a rendere celebre Hilleman non è stata tanto una singola scoperta, quanto un impareggiabile record di produttività: nel corso di una lunga carriera il vaccinologo americano ha infatti sviluppato vaccini contro oltre 40 agenti infettivi, 14 dei quali continuano ad essere consigliati all’interno dei calendari vaccinali attuali. A lui si devono, ad esempio, uno dei vaccini contro il morbillo, quello contro gli orecchioni, lo sviluppo del vaccino trivalente contro morbillo-orecchioni-rosolia (o vaccino Mmr), quelli per l’epatite A e B, la meningite e la polmonite. È considerato da molti il medico che, con il suo lavoro, ha salvato più vite umane nel corso del ventesimo secolo.

E non a caso, è al centro di una vicenda che ha assunto connotati quasi mitici nella storia della vaccinazione. Nel 1957 Hilleman era a capo del dipartimento per le malattie respiratorie dell’ Army Medical Center della difesa americana, quando si accorse che ad Hong Kong stava accadendo qualcosa di strano: l’influenza sembrava molto più aggressiva, e virulenta, del solito. Lavorando basandosi su una semplice intuizione, Hilleman e il suo team riuscirono a isolare il virus responsabile dell’epidemia, scoprendo che si trattava di un nuovo ceppo, potenzialmente in grado di causare una pandemia di proporzioni catastrofiche.

Una previsione che si rivelò azzeccata quando l’epidemia influenzale del ‘57-’58, oggi ribattezzata asiatica uccise circa due milioni di persone in tutto il mondo. Grazie al lavoro di Hilleman, però, gli Stati Uniti non si fecero trovare impreparati: il vaccino realizzato grazie ai virus isolati da Hilleman venne distribuito in fretta e furia in tutto il paese, e le morti legate all’asiatica non superarono quota 70mila. Un’inezia, visto che senza il vaccino si calcola che i morti negli Stati Uniti avrebbero potuto facilmente raggiungere il milione.

Andrew Wakefield

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 (foto: Anthony Devlin/Pa Images via Getty Images)

Menzione d’onore finale per la pecora nera della nostra lista: il medico inglese Andrew Wakefield, padre delle moderne (e irrazionali) paure nei confronti dei vaccini. Non è con lui che nasce la diffidenza nei confronti di questi trattamenti, bisogna ammetterlo, ma è con lui che si trasforma in un fenomeno globale, una bufala (o meglio, in questo caso, un’autentica truffa) che sembra a sua volta impossibile da eradicare. Nel caso di Wakefield, tutto ha inizio nel 1998, con un paper pubblicato su The Lancet, una delle più prestigiose riviste mediche del mondo, in cui il medico inglese metteva in evidenza un’associazione tra vaccinazione trivalente contro morbillopertosse e rosolia, e una patologia definita enterocolite autistica, caratterizzata da sintomi gastrointestinali e disturbi cognitivi riconducibili alle sindromi dello spettro autistico.

Lo studio, effettuato su 12 bambini, provocò immediatamente un’ondata di panico tra i genitori inglesi, che si diffuse presto anche al di fuori dei confini nazionali anche grazie all’intervento in prima persona dello stesso Wakefield, che si spese in diverse occasioni per chiedere al governo britannico di sospendere le vaccinazioni con il vaccino Mmr.

Ovviamente, non c’era nulla di fondato in quanto affermato dal medico. La verità venne a galla qualche anno più tardi, grazie al lavoro del giornalista investigativo Brian Deer, che scoprì come Wakefield avesse brevettato un suo vaccino anti-morbillo teoricamente esente dai pericoli del trivalente già prima di pubblicare lo studio sul Lancet. Non solo: il medico stava sviluppando un kit diagnostico per l’enterocolite autistica (una malattia che, si scoprirà in seguito, non esiste affatto) lavorando insieme a uno dei genitori dei 12 bambini coinvolti nello studio. Dalle informazioni raccolte da Deer, inoltre, Wakefield era stato assunto ben due anni prima della pubblicazione della sua ricerca da un avvocato inglese, tale Richard Barr, interessato a lanciare una class action contro le farmaceutiche produttrici del vaccino trivalente, e con il quale il medico avrebbe stretto un accordo in cui, in cambio di centinaia di migliaia di sterline dirottate da un fondo pubblico per le consulenze legali, si impegnava a portare avanti ricerche che dimostrassero il legame tra il vaccino e una nuova sindrome (evidentemente la fantomatica enterocolite autistica).

Insomma, Wakefield aveva tutto da guadagnare screditando il vaccino trivalente, e infatti le indagini portate avanti da Deer hanno dimostrato che il medico aveva alterato i dati della sua ricerca, che tre dei bambini inclusi nello studio non avevanro mai ricevuto una diagnosi accertata di autismo, e cinque presentavano sintomi di un disturbo cognitivo già prima di ricevere il vaccino. In seguito alla vicenda il Lancet ha ritirato l’articolo di Wakefield, il General Medical Council inglese lo ha accusato di cattiva condotta, e al medico è stato proibito di praticare la professione nel Regno Unito. Ma l’influenza nefasta di questa truffa continua purtroppo a farsi sentire, in Italia così come in molti altri paesi, dove il calo delle vaccinazioni sta riportando a salire il numero dei casi di morbillo. Rischiando di trasformare nuovamente in una pericolosa pandemia una malattia che oggi potrebbe essere sconfitta facilmente, ed economicamente, con un po’ di semplice fiducia nei consigli del proprio medico: ovvero, se non fosse già ovvio, vaccinando.

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Wired

Detective presso Computer Crime Research Center. Investigazioni Roma. Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Seminario Analisi del Crimine Violento Università di Roma

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Medicina

A Cagliari una scuola segreta aperta solo ai no-vax. E non è il primo caso

Gli alunni erano 20, tutti non vaccinati. I carabinieri sono intervenuti dopo una segnalazione anonima

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I Nas a Villacidro (Cagliari) hanno scoperto un asilo nascosto nella periferia, con tanto di cucina e sala per il riposo pomeridiano, con due maestre (una priva di titoli per svolgere la professione) e una ventina di bimbi non vaccinati tra i tre e sei anni. Secondo i Carabinieri si trattava di una scuola materna totalmente illegale.

Sapevamo già dall’anno scorso che alcuni no-vax intransigenti stavano cullando l’idea di realizzare degli «asili alternativi» per bambini non vaccinati: vere e proprie polveriere pronte a far esplodere nuove epidemie, come quella di morbillo negli Stati Uniti. Tutto questo per aggirare l’obbligo di proteggere i loro figli – e quelli degli altri – coi vaccini.

L’operazione dei Carabinieri a Villacidro

Secondo quanto afferma il comandante del Nucleo antisofisticazioni di Cagliari Davide Colajanni, «i primi accertamenti che abbiamo effettuato ci hanno consentito di verificare che i bambini non avevano mai avuto il vaccino e che alcuni non avevano fatto il necessario richiamo». I genitori sarebbero riusciti a organizzarsi in gran segreto, senza avvalersi di annunci sui social network. L’operazione dei Nas è scattata grazie a delle segnalazioni anonime.

Le altre scuole “free-vax”

La scuola free-vax di Villacidro non è la prima in Italia. La Stampa cita un precedente nei pressi di Imola, con una materna che riuscì addirittura a ottenere la «copertura delle licenze comunali».

Si tratta di una realtà sotterranea che potrebbe essere molto più ampia di quanto si tema. Parliamo di veri e propri «asili fai da te», come quelli raccontati nel febbraio scorso su Linkiesta.

Diverse fonti, che hanno chiesto di restare anonime, hanno raccontato a Open che in provincia di Varese sono state aperte delle scuole «steineriane» che seguono metodi ispirati alla «antroposofia», una dottrina filosofica spacciata spesso come medicina. Anche vicino a Como sarebbe stata aperta una «scuola famiglia» fai da te gestita dagli stessi genitori.

Sul ruolo che alcune scuole steineriane potrebbero avere come copertura di scuole private no-vax si era già discusso nell’ottobre 2016, quando si verificò un caso di pertosse in quattro bambini in uno di questi istituti.

Queste scuole si rifanno al pensiero di Rudolf Steiner. L’esoterista austriaco nel 1917 avrebbe definito i vaccini «un’arma contro l’evoluzione spirituale, contro lo sviluppo dell’onda di coscienza». Questo almeno è quanto gli attribuiscono alcuni siti dedicati alle «arti del benessere».

Case nel bosco e party del contagio

Secondo il team di IoVaccino «il fenomeno resta circoscritto a pochissime realtà isolate». Su Facebook è possibile trovare già gruppi sospetti di «case nel bosco» o «centri gioco» che ospiterebbero bambini non vaccinati. «Tanti hanno poi evitato perché sarebbe stato impossibile aggirare l’obbligo».

In queste «case nel bosco» potrebbero venire organizzati anche dei party dove i bimbi vengono riuniti per essere contagiati. Questa «moda» si è diffusa sui social: ricordate i «varicella party»? Non è da escludere che questa pratica possa essere portata ancora avanti, ma non ne abbiamo la certezza.

Il tema dei varicella party resta inoltre ancora piuttosto controverso, perché sui social finirono anche «annunci troll», come quello sul party che si sarebbe dovuto tenere a casa di una certa «Luana» a Milano, nel maggio 2018.





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Medicina

Rimini: multe a chi non vaccina, il Tar respinge il ricorso dei No Vax

Oltre ad aver rigettato l’istanza cautelare proposta contro l’ordinanza sindacale Il Tar, inoltre, ha condannato i ricorrenti in solido al pagamento degli onorari del giudizio cautelare a favore del Comune.

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Per quanto riguarda l’ordinanza contingibile e urgente, sono stati validi e supremi i motivi che hanno spinto il sindaco a introdurla sul territorio. Con questa motivazione il Tar dell’Emilia Romagna ha respinto il ricorso – rigettando istanza cautelare proposta – presentato dai genitori no vax finiti nel mirino del Comune di Rimini.

L’ordinanza comunale firmata dal sindaco Andrea Gnassi a fine aprile aveva introdotto multe fino a 500 euro al giorno di frequenza nelle scuole di infanzia (fascia 0 -6 anni) erogate nei confronti dei genitori dei bambini non vaccinati oltre il termine del 10 marzo fissato dalla Legge Lorenzin.

Ad annunciarlo è stato il legale rappresentate di Comilva Luca Ventaloro che ha commentato:“motivazione, quella del Tar, scarna e blanda”.

Oltre ad aver rigettato l’istanza cautelare proposta contro l’ordinanza sindacale Il Tar, inoltre, ha condannato i ricorrenti in solido al pagamento degli onorari del giudizio cautelare a favore del Comune. Che esulta: “Una sentenza importante, non solo per Rimini – è il primo commento dell’amministrazione comunale – perché afferma chiaramente come la tutela della salute venga prima di ogni altra cosa. Un risultato che, crediamo e speriamo, possa finalmente dare certezze al Paese intero”.





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Medicina

Una stampa 3D per produrre tessuti per i trapianti

Una nuova tecnica ha permesso di creare dei modelli di organo in grado di funzionare, grazie anche a un colorante alimentare di uso comune. I ricercatori che l’hanno ideata, hanno reso la tecnologia open source per accelerare i progressi in questo settore, letteralmente vitale, della medicina

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Modello prestampato di alveolo polmonare ottenuto con la nuova tecnica. (Cortesia Jordan Miller/Rice University)

Ogni giorno negli Stati Uniti una media di 18 persone muore in attesa di un trapianto d’organo. Gli organi donati sono difficili da trovare, ed è per questo che molti scienziati hanno trascorso gli ultimi due decenni cercando di creare da zero fegati, reni, cuori o polmoni nuovi. Un modo potenziale per creare strutture così delicate è la stampa 3D con materiali biologicamente compatibili, o biostampa, che ora avrebbe prodotto modelli funzionali di tessuti polmonari ed epatici, con l’aiuto di un ingrediente non convenzionale: un colorante alimentare.

In precedenza le potenziali stampanti per organi erano state ostacolate dalla complessità di alcuni organi. Polmoni e fegato, per esempio, contengono reti di vasi sanguigni e vie respiratorie (nel polmone) o dotti biliari (nel fegato) fisicamente e biochimicamente intricati. Ricreare questa vascolarizzazione e far funzionare la fluidodinamica in modo che il sangue e gli altri fluidi fluiscano correttamente è una sfida ancora attuale.

Ora, un gruppo di ricercatori dell’Università di Washington e della Rice University afferma di aver prodotto modelli di tessuto funzionale usando una tecnica di stampa 3D chiamata stereolitografia a proiezione (projection stereolithography). Questo metodo espone sottili strati di resina liquida alla luce blu, che li solidifica in complesse composizioni di idrogel, gel costituiti da sequenze aggrovigliate di molecole polimeriche. Queste formano una “impalcatura” strutturale, su cui i ricercatori possono impiantare cellule vive che permettono di svolgere il lavoro di un polmone o di un fegato. Nel nuovo studio le cellule impiantate sono sopravvissute e i modelli di tessuto d’organo risultanti hanno dimostrato svolgere alcune funzioni dell’organo reale. I risultati sono stati pubblicati di recente su “Science”.

”Questo è sicuramente un importante passo avanti nella nostra capacità di creare strutture tridimensionali stampate che approssimino il tessuto normale”, dice Anthony Atala, direttore del Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, che non è stato coinvolto nel nuovo studio.

La tecnologia di base della stereolitografia a proiezione è in circolazione dagli anni ottanta, ma “non è stata progettata pensando alla biologia; è stata usata per realizzare strutture plastiche”, dice Jordan Miller, assistente professore di bioingegneria alla Rice’s Brown School of Engineering e coautore del nuovo articolo. La tecnica è in grado di produrre strati più sottili rispetto alla stampa 3D standard, ed è anche più veloce. “Invece di creare per estrusione uno strato in pochi minuti, con la stereolitografia possiamo farlo in pochi secondi”, dice Miller. Questa velocità è fondamentale: poiché la struttura stampata alla fine invia ossigeno e nutrienti alle cellule, un lavoro più veloce significa meno cellule che muoiono durante il processo di produzione.

Ma c’era una sfida da affrontare. Questo tipo di processo di stampa si basa su prodotti chimici fotoreattivi (che rispondono alla luce), in modo che alcune aree preprogrammate del liquido si solidifichino mentre altre aree rimangono morbide e successivamente possano essere lavate via. Purtroppo, molte di quelle sostanze chimiche sono cancerogene. Una stampante 3D per creare la vascolarizzazione fine richiesta da un organo per l’apporto di nutrienti e l’eliminazione delle scorie richiede una precisione che può essere ottenuta con la stereolitografia; ma per i trapianti avrebbe bisogno di fotoreagenti sicuri e solubili in acqua.

Così, i ricercatori hanno dovuto trovare un sostituto delle sostanze chimiche collaudate ma tossiche. Quando Miller e il suo gruppo hanno pensato che un colorante alimentare avrebbe potuto servire allo scopo – sapevano che avrebbe assorbito le giuste lunghezze d’onda della luce per far funzionare il processo di stampa 3D, e che è relativamente biocompatibile – erano troppo impazienti per aspettare che un fornitore spedisse l’ingrediente. Così, dice Miller, “sono andato al supermercato e ho comprato un kit di coloranti alimentari che le persone usano per i dolci”.

Ha funzionato. Per prima cosa, gli scienziati hanno colorato i polimeri liquidi con il colorante alimentare giallo tartrazina, E102, e poi li hanno illuminati con la luce blu del proiettore della stampante. Questo ha indotto una reazione chimica locale che ha solidificato il liquido. Poiché la stampante proiettava la luce secondo uno schema programmato, ha permesso di indurire il materiale in modo da creare una struttura biologica sottile ma resistente. “Urlavamo di gioia, perché era stupefacente quanto fosse semplice l’idea; ci ha immediatamente permesso di rendere questa architettura molto più complessa”, dice Miller.

Il giallo tartrazina, che si trova in molti snack, aveva un altro vantaggio: si risciacqua facilmente dalle strutture biostampate, lasciando un’impalcatura pronta per nutrire qualsiasi cellula con cui gli scienziati avessero decisa di riempila. Le tracce di colorante rimaste non dovrebbero influire sulla salute delle cellule. Gli studi suggeriscono che il giallo tartrazina non influisca sul numero degli spermatozoi, come temevano alcuni; nei bambini, tuttavia, potrebbe aggravare disturbi da iperattività preesistenti.

Il test
Anche se i ricercatori avevano già stampato tessuti in precedenza, non erano stati in grado di mantenere in vita le cellule abbastanza a lungo. L’ultimo studio ha dovuto testare le nuove impalcature stampate a questo proposito, e i globuli rossi sono stati un modo semplice per iniziare.

Il gruppo ha creato un modello in scala di un alveolo, imitando una parte cruciale della complessa rete vascolare di un polmone. Il modello comprendeva un passaggio per l’aria e canali separati per le cellule del sangue. In un polmone umano sano, queste due strutture si scambiano ossigeno senza mai toccarsi. Il modello ha eseguito lo stesso compito, mantenendo vive le cellule del sangue. Si è inoltre dimostrato abbastanza robusto da conservare la sua struttura quando un “respiro” simulato ha espanso e contratto i tessuti stampati.

Successivamente, i ricercatori hanno testato un modello di tessuto epatico. In questo caso parte del processo di stampa includeva anche l’iniezione nella struttura stampata di cellule epatiche specializzate chiamate epatociti. Il gruppo ha impiantato i tessuti epatici artificiali in topi vivi con lesioni epatiche croniche e in topi sani, quindi hanno iniziato i test. Un fegato perfettamente funzionante ha oltre 500 funzioni e in questo caso ne hanno esaminata solo una, ma la prova è stata brillantemente superata, e gli epatociti sono sopravvissuti nei topi vivi.

stampa 3d

Schema del modello prestampato di tessuto epatico. (Cortesia Jordan Miller/Rice University)

Il nuovo metodo di stampa ha prodotto anche valvole intravascolari funzionanti, che hanno un ruolo chiave nelle vene del cuore e delle gambe. Nei test, le versioni stampate hanno mantenuto la loro struttura mentre il fluido scorreva attraverso di esse, e hanno impedito che si rifluisse attraverso le valvole.

Open source per gli organi stampati
Quanto tempo ci vorrà prima che gli organi biostampati siano disponibili per le liste d’attesa dei trapianti? Gli scienziati hanno ancora molto da capire, a partire da questioni di fondo come, per esempio, determinare la base ottimale dell’idrogel. Quale tipo di proteine funziona meglio? E per accelerare il processo bisognerebbe usare additivi come i fattori di crescita? “Ora possiamo iniziare a variare metodicamente questi fattori per vedere quali sono quelli più importanti e chiederci come questo influisca sulle funzioni delle cellule”, dice la coautrice dell’articolo Kelly Stevens, assistant professor ai Dipartimenti di bioingegneria e di patologia dell’Università di Washington . Poi c’è la questione di come costruire al meglio le impalcature e di quanto materiale stampato potrebbe realisticamente sostituire il tessuto. “Sono le domande che questo nuovo salto tecnologico ci permette di porre per la prima volta”, dice Stevens.

Gli autori di questo studio non volevano essere gli unici a sperimentare queste possibilità, così hanno reso la loro tecnologia open source, permettendo ad altri bioingegneri di testare le proprie applicazioni. “La biostampa, essendo open source, aiuta davvero ad accelerare questa tecnologia, fa davvero avanzare il campo più velocemente”, dice Atala, che ha in programma di applicare i risultati a un certo numero di strutture di tessuti d’organo su cui sta lavorando il suo gruppo.

Altri potenziali costruttori di organi possono acquistare stampanti e inchiostri specializzati – Miller e altri collaboratori dello studio hanno fondato una startup, Volumetric, per vendere questi materiali – o possono replicare il lavoro da soli. Per Miller è stato importante condividere l’opzione fai-da-te (DIY): “Siamo entusiasti per le nuove possibilità di progettazione nella biostampa”.

 


L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Scientific American” il 6 maggio 2019





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