I progressi nella stampa 3D dei tessuti viventi – un campo noto come bioprinting – mettono a portata di mano la possibilità di fabbricare interi organi da zero e impiantarli negli esseri viventi. Un team multidisciplinare di ricercatori dell’Università di Stanford ha ricevuto un contratto federale da 26,3 milioni di dollari stipulato dall’Advanced Research Projects Agency for Health (ARPA-H) per fare proprio questo.

Il altre parole, il team multidisciplinare mira a biostampare un cuore umano perfettamente funzionante e impiantarlo in un maiale vivo entro cinque anni.

"È davvero uno sforzo incredibile, ma gli ingredienti grezzi per la biostampa di un organo umano completo e complesso sono ora pronti per questo grande passo", ha affermato Mark Skylar-Scott, assistente professore di bioingegneria presso le Facoltà di Ingegneria e Medicina , membro di lo Stanford Cardiovascolare Institute e ricercatore principale del progetto.

L’idea di fabbricare organi umani su misura e personalizzati per il paziente – fegati, polmoni, reni, cervello e, sì, un cuore umano – è stata per anni un sogno allettante della medicina moderna, ma solo di recente la scienza delle cellule staminali, su scala la produzione di cellule e la biostampa 3D sono avanzate fino al punto in cui il sogno è a portata di mano.

La bioprinting è una tecnologia di stampa 3D che, invece di utilizzare plastica o metallo, stampa i tessuti viventi cellula per cellula. Lo sviluppo chiave, ha affermato Skylar-Scott, è che ora possiamo stampare cellule e vasi sanguigni in quei tessuti.

"Con il sistema vascolare deriva la capacità di creare tessuti grandi e spessi che possono essere impiantati e sopravvivere", ha affermato Skylar-Scott. “Così inizia l’era della biofabbricazione degli organi”. Questa esperienza nel bioprinting è accompagnata da un drammatico salto di scala nella produzione cellulare, dalle piastre Petri di un tempo ai reattori di oggi in grado di produrre miliardi di cellule specifiche del cuore alla volta. Questi diventeranno l’“inchiostro” della biostampante.

Questa banca di bioreattori produrrà miliardi di cardiomiociti ventricolari e atriali, cellule di conduzione specializzate che formano le fibre di Purkinje, cellule nodali che sono le cellule che stimolano il cuore, nonché cellule muscolari lisce, macrofagi che supportano lo sviluppo dei tessuti e, tra l'altro, Naturalmente, le cellule endoteliali dei vasi sanguigni sono necessarie per mantenere in vita il tessuto. Skylar-Scott stima che il team sarà in grado di generare cellule sufficienti per un cuore ogni due settimane.

Il cuore umano biostampato verrà trapiantato in un maiale con grave immunodeficienza congenita per prevenire il rigetto. Tuttavia, l'approccio del team utilizza cellule staminali paziente-specifiche che, una volta trapiantate nello stesso paziente, potrebbero non richiedere l'immunosoppressione. “Il tuo cuore, fatto delle tue stesse cellule; questo è il sogno”, ha aggiunto Skylar-Scott.

La drammatica portata del progetto ispira una visione di quando simili fabbriche di biofabbricazione produrranno nuovi cuori, polmoni, fegati e altri organi da impiantare in persone malate in cui ogni organo biostampato corrisponderà geneticamente perfettamente al suo paziente. Tali aspirazioni sono previste, ha detto Skylar-Scott, ma aggiunge che crede che ci vorranno decenni, ma questa iniziativa di bioprinting servirà come prova di concetto necessaria e potente per accelerare la commercializzazione dell’ingegneria degli organi.