Di Chiara Di Lucente

Scopriamo la branca della medicina che promette di ripristinare tessuti e organi danneggiati irreversibilmente dall’invecchiamento, da traumi o malattie

È possibile ricostituire parti del corpo danneggiate in maniera irreversibile? Fino a poco tempo fa la risposta a questa domanda sarebbe stata certamente negativa, ma negli ultimi anni si è affermata una nuova branca della medicina che integra le conoscenze delle scienze biomediche con quelle della chimica, dell’informatica e dell’ingegneria per cercare di ripristinare tessuti e interi organi che hanno subito un danno: stiamo parlando della medicina rigenerativa. Essa comprende, infatti, tutte quelle tecnologie che possono riparare, rigenerare o sostituire tessuti od organi danneggiati da malattie, traumi, difetti congeniti oppure dovuti all’invecchiamento sfruttando le nuove conoscenze sulle biotecnologie, sull’ingegneria applicata alla medicina e sulla biologia delle cellule staminali, particolari cellule che hanno il potenziale di rigenerare i tessuti. Da quando sono iniziate le prime ricerche in questo campo, qualche decennio fa, ad oggi esiste già un discreto numero di terapie di medicina rigenerativa approvate dagli enti regolatori internazionali e ora disponibili in commercio, e quest’ambito è in piena espansione.

Rigenerazione dei tessuti e cellule staminali

Prima di parlare di medicina rigenerativa, è importante definire cosa sono le cellule staminali, le cellule che partecipano all’omeostasi e alla rigenerazione naturale dei tessuti umani. Il nostro organismo, infatti, è costituito da numerose cellule differenti, ognuna delle quali, pur possedendo lo stesso patrimonio genetico, ha caratteristiche e funzioni molto diverse l’una dall’altra: per esempio, vi sono i neuroni, che hanno lo scopo di trasmettere i segnali elettrici del sistema nervoso, le cellule della pelle, che si rigenerano in continuazione e conferiscono impermeabilità alla cute, le cellule del sistema immunitario, che attivano le risposte di difesa dell’organismo, e così via. Eppure, durante la gestazione, un essere umano si forma a partire da un’unica cellula, chiamata zigote, generata dalla fecondazione dell’ovulo da parte dello spermatozoo: ciò vuol dire che tutte le cellule di cui è composto un intero organismo derivano in origine da una sola cellula. Come è possibile tutto ciò? Perché lo zigote è un tipo di cellula molto particolare, che prende il nome di cellula staminale.

Potremmo considerare le cellule staminali le materie prime del nostro corpo, da cui vengono generate tutte le altre cellule che invece possiedono funzioni specializzate. Cerchiamo di capire meglio: nelle giuste condizioni queste cellule vanno incontro a moltiplicazione per dare luogo a cellule figlie; questo è un processo comune nell’organismo che, in misura più o meno pronunciata, accade in tutti i tipi di cellule. Quello che caratterizza le cellule staminali è che dalla moltiplicazione possono derivare cellule staminali esattamente identiche a quelle di partenza o cellule specializzate, con una funzione più specifica (come le cellule del sangue, i neuroni, le cellule del muscolo cardiaco o quelle che danno luogo alle ossa). Ecco la particolarità delle staminali: nessun’altra cellula del corpo ha la capacità di generare cellule che non siano identiche a lei stessa.

Non tutte le cellule staminali, però sono uguali e non tutte possiedono lo stesso potenziale di specializzarsi in cellule diverse. Vi sono infatti:

• Le cellule staminali embrionali, che derivano dalle fasi iniziali dell’embrione, a circa 3-5 giorni dall’inizio della gravidanza. Queste sono cellule staminali incredibili, dette pluripotenti e che possono dividersi in più cellule staminali o possono diventare qualsiasi tipo di cellula del corpo umano. Potenzialmente, quindi, queste cellule potrebbero rigenerare o riparare ogni tipo di tessuto e organo danneggiato.
• Le cellule staminali adulte, che si trovano in piccole quantità nella maggior parte dei tessuti, come all’interno del midollo osseo, nella pelle o nel tessuto adiposo. Rispetto alle cellule staminali embrionali, le cellule staminali adulte hanno una capacità limitata di dare origine a cellule specializzate: generalmente esse possono dare luogo a cellule diverse, ma con caratteristiche simili tra loro, che derivano dallo stesso tessuto. Fisiologicamente queste cellule si attivano per preservare l’integrità di un tessuto o in caso di danno, ma sono oggetto di numerosi studi per verificare se, in condizioni patologiche, esse possano indurre la rigenerazione dei tessuti da cui provengono.
• Le cellule staminali pluripotenti indotte, cellule adulte modificate geneticamente in laboratorio per ottenere le stesse proprietà delle cellule staminali embrionali: il loro sviluppo è valso nel 2012 il premio Nobel per la medicina a Shinya Yamanaka e attualmente sono in corso molteplici sperimentazioni cliniche per cercare di sviluppare terapie avanzate a partire da esse.
• Le cellule staminali perinatali, quelle contenute nel liquido amniotico e nel sangue del cordone ombelicale che hanno anch’esse la capacità di trasformarsi in cellule specializzate.

I diversi tipi di medicina rigenerativa

Quando l’organismo diventa adulto, i tessuti perdono totalmente o in gran parte la capacità di rigenerarsi dopo aver subito danni: è su questa mancanza che agisce la medicina rigenerativa, i cui dati preclinici e clinici fino ad oggi supportano la possibilità di trattare le malattie croniche, acute, i traumi e le malattie che si verificano in un’ampia gamma di sistemi e contesti d’organo, come le ferite cutanee, malattie cardiovascolari, alcuni tipi di cancro e così via. Inoltre, la medicina rigenerativa potrebbe offrire modi per aggirare gli ostacoli che esistono per i trapianti d’organo, ovvero il rigetto causato dal sistema immunitario del ricevente e la mancanza di donatori.

Il campo della medicina rigenerativa comprende numerose strategie per sostituire il tessuto mancante, sostituendolo efficacemente sia strutturalmente che funzionalmente, o per contribuire alla guarigione dei tessuti. In particolare, quando si parla di medicina rigenerativa ci si riferisce a:

• Ingegneria tissutale, ovvero che utilizza cellule staminali e materiali sintetici per realizzare tessuti impiantabili: solitamente, infatti, viene realizzata una matrice in laboratorio costituita da materiali biocompatibili, su cui vengono fatte crescere le cellule specifiche per il tessuto da rigenerare. Queste tecniche vengono utilizzate in molti ambiti, tra cui la rigenerazione della pelle, la ricostruzione della vescica e la rigenerazione del tessuto di cui sono composte le valvole cardiache.
• Terapia cellulare e genica: per rigenerare un tessuto non sempre è necessaria la matrice sintetica, ma in alcuni casi basta infondere le cellule staminali che servono per ripristinare ciò che è danneggiato. In questo caso le cellule, spesso appartenenti al paziente e a volte modificate geneticamente, funzionano da veri e propri farmaci. Un esempio di questa terapia è il trapianto di midollo osseo, utilizzato in caso di gravi malattie del sangue come anemie, leucemie e linfomi.
• Dispositivi medici e organi artificiali: numerosi tessuti e organi ormai possono essere sostituiti da organi artificiali e da dispositivi medici, in modo da evitare il trapianto d’organo, con tutti suoi ostacoli e le complicanze che esso può portare con sé. La ricerca si sta focalizzando sullo sviluppo di tecnologie e dispositivi per integrare o sostituire la funzione di molti organi tra cui cuore, polmone, fegato e reni, che sono anche tra quelli più richiesti per i trapianti d’organo.

Fonti:
  • https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/regenerative-medicine
  • https://www.issalute.it/index.php/la-salute-dalla-a-alla-z-menu/m/medicina-rigenerativa-generalita#ingegneria-dei-tessuti
  • https://www.mayoclinic.org/tests-procedures/bone-marrow-transplant/in-depth/stem-cells/art-20048117#:~:text=Stem%20cell%20therapy%2C%20also%20known,which%20are%20limited%20in%20supply.
  • Mao AS, Mooney DJ. Regenerative medicine: Current therapies and future directions. Proc Natl Acad Sci U S A. 2015 Nov 24;112(47):14452-9. doi: 10.1073/pnas.1508520112. PMID: 26598661; PMCID: PMC4664309.