Rigenerazione di organi in vitro : progetto e sperimentazione di metodiche per la decellularizzazione e ricellularizzazione del rene

In the field of tissue engineering, the most ambitious researches are without doubts the ones wich propose the aim of full organs regeneration. Today there are lots of studies that are proving day by day that this project, in which nobody could believe because of the obvious difficulties and obstacles against its results, that the goal is closer than expected. It's clear the big impact that its success could have in solving many diseases and late stage pathologies; the chance of having genetically compatible “recycled” organs could mean the turning point for all the problems linked with transplantations: organs availability, critical conditions of the grafts when they reach the receiver and immunosuppressive therapy. The kidnay seems to be the organ which gained less success in this field. Its structural, functional and composal complexity represents the main difficulty for its regeneration. The goal of regeneration includes different steps: decellularizing the kidney, in order to obtain an intact as possible ECM matrix, the infusion of new cells in the previously obtained scaffold (choosing among endothelial cells, inducted pluripotente cells or embrional stem cells). The last step is the complete recellularization of the organ, step that involves cells proliferation and differentiation, if using precursor cells. This work is focused on the first two defined steps: the decellularization and the recellularization of kidneys. Special devices have been designed and realized for the constitution of a perfusion and control system to allow the procedures. Than we focused on methods and protocols for the obtaining of encouraging and standardized results. In conclusion to the experimental activity, all earned results which showing completely intact and decellularized matrix and an omogeneous distribution of cells in all the structures, demonstrated that the aim of the work was reached, opening the field to the last steps of the research.

Nell'ingegneria dei tessuti le ricerche più ambiziose sono quelle che si pongono l'obiettivo della rigenerazione di interi organi. Vi sono attualmente molteplici ricerche che stanno continuando a dimostrare che questo progetto, al limite della credibilità per le difficoltà evidenti con cui si deve scontrare, è un traguardo meno distante delle aspettative. L'importanza che il successo della rigenerazione degli organi avrebbe per la soluzione di svariate patologie è scontata; la possibilità di ricostruire in vitro degli organi di “ricambio”, geneticamente compatibili con i pazienti a cui sono destinati, costituirebbe la svolta per tutte le problematiche fino ad ora riscontrate nei trapianti: la disponibilità degli organi, le condizioni degli stessi nel momento di raggiunta del paziente e la terapia immunosoppressiva. Il rene è l'organo che ad oggi sembra aver ottenuto meno successi in questo settore. La sua complessità strutturale, funzionale e di composizione biologica determina la criticità della sua rigenerazione. Questo obiettivo prevede diverse fasi: la decellularizzazione dell'organo, per ottenere una matrice extracellulare integra da utilizzare come “scaffold” per la semina e la coltura di nuove cellule; la ricellularizzazione, utilizzando cellule autologhe (endoteliali o staminali a pluripotenza indotta) o staminali embrionali allogeniche, infine il ripopolamento, che implica la proliferazione e il differenziamento (in caso di cellule precursore). In questo lavoro ci si è soffermati sulle prime due fasi, quelle cioè di decellularizzazione e ricellularizzazione del rene. Si sono progettati e realizzati dei dispositivi per la costituzione di un sistema di perfusione e di controllo dei processi e si sono ottimizzate le metodiche e i protocolli per l'ottenimento di risultati incoraggianti e ripetibili. In conclusione all'attività sperimentale, gli esiti ottenuti, che mostrano matrici perfettamente integre e decellularizzate e una omogenea distribuzione delle cellule di nuova immissione, hanno dimostrato che tali obiettivi sono stati conseguiti, aprendo la strada alle fasi successive della ricerca.