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Biostampa, Vladimir Mironov: “3D Bioprinting Solutions stamperà in 3D un rene”

3D Bioprinting Solutions, start-up con base nel centro di ricerca super-tecnologico di Skolkovo, in Russia, è stata estremamente esplicita ( qualcuno direbbe pure troppo) riguardo alle sue intenzioni di creare mediante biostampa 3D un organo funzionale da impiantare negli esseri  umani.

Per dimostrare quanto avanti erano nelle loro promesse e far ancor più notizia, qualche mese fa hanno impiantato con successo una tiroide stampata in 3D in un topo.

I miei parenti che lavorano in campo medico o scientifico sono stati molto veloci nel “distruggere” le mie argomentazioni quando ho chiesto loro riguardo alla possibilità di stampare 3D organi funzionanti, dicendo che non esiste la possibilità di replicare la complessità della struttura multicellulare di un organo.

Sono tutte persone che considero estremamente competenti, ma anche medici e ricercatori che non sono direttamente familiari con le tecnologie della manifattura digitale additiva.

D’altro canto l’entusiasmo di 3D Bioprinting Solution, come quello di altre imprese di biostampa, è contagioso e so per esperienza che con la stampa 3D nulla è impossibile  e niente può essere completamente scartato.

La verità probabilmente sta da qualche parte nel mezzo.

Si. Può. Fare.

3D-b5Organi complessi biostampabili 3D sono probabilmente un’impresa difficile da raggiungere ma prima o poi qualcosa si riuscirà a fare. 3D Bioprinting Solutions può essere la prima società in grado di farlo..

La sua biostampante, questa macchina di cui abbiamo scritto spesso, rappresenta la prima biostampante 3D di fabbricazione russa, ma anche una promessa su cui il team di  3D Bio aveva investito. Tutto è iniziato con l’apertura del laboratorio grazie al supporto finanziario della società INVITRO.  La nascita della biostampa in  Russia è avvenuta all’inizio del 2013 con la creazione di 3D Bioprinting Solutions e all’apertura ufficiale la società ha dichiarato che avrebbe creato un organo biostampato entro un anno.

La società ha mantenuto la sua parola. “Successivamente, all’evento di lancio di questa prima biostampante russa, abbiamo fatto un annuncio ancor più sensazionale. Abbiamo promesso  che entro la primavera del 2015 avremmo, entro le mura di questo laboratorio, biostampato la ghiandola tiroidea di un topo,” disse all’epoca Alexander Ostrovsky direttore generale di 3DBioprinting Solutions.

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3D Bio concede che il risultato ottenuto non può essere definito un organo in senso tradizionale. “C’è una classificazione dei livelli gerarchici dell’organizzazione strutturale degli essere viventi”, ci ha spiegato Vladimir Mironov  “in senso crescente abbiamo prima la molecola, poi la cellula, i tessuti, gli organi, i sistemi di organi e infine il corpo. Se si prende come base questo sistema, l’oggetto che abbiamo biostampato non trova posto nella classificazione. Allora abbiamo deciso di chiamarlo “costrutto organico”. Perché? Osservando che i tessuti sono collezioni di cellule di un tipo, un organo è una collezione di tessuti. Noi abbiamo creato qualcosa che è più vicino a un organo che a un tessuto, perché è costituito da parecchie specie di tessuti, è vascolarizzato (contiene una rete di vasi sanguigni) e funzioni a livello di un organo.”

Il nostro costrutto organico biostampato della ghiandola tiroidea di un topo è anche più complesso rispetto ai cosiddetti tessuti organici che sono stati creati fino ad oggi, poiché quest’ultimi non hanno vascolarizzazione prima di essere impiantati in un organismo. Questa è una differenza di importanza fondamentale.

Si parte dalla tiroide

“La vascolarizzaione, ci ha detto Mironov, “è stata ottenuta  usando espianti di embrioni di ghiandola tiroidea già prevascolarizzati. Inoltre – ha dichiarato – abbiamo generato vasi sanguigni interni ed esterni usando la fusione di tessuti di sfeoroidi vascolari lumenizzati. Mironov ha citato  Christofer Chen dall’Università della Pennsylvania e Sangeeta Bhatia dal MIT, come i pionieri in questo campo.

Ora quali sono le prospettive per 3D Bio? Questo è quello che ho deciso di scoprire e  Julia Smirnova, la direttrice marketing molto attiva di 3D Bio, è stata felice di aiutarmi.

La società considera due aspetti principali nella sua strategia ed entrambi sono entusiasmanti. Sarà da vedere se corrisponderanno risultati reali ma non ci sono grandi passi avanti nella scienza se qualcuno non si muove radicalmente fuori dagli approcci tradizionali. Uno è il fatto che la ghiandola tiroidea ha una struttura relativamente semplice ed è stato il primo organo trapiantato su un essere umano. Inoltre, secondo i dati dell’organizzazione mondiale della sanità, ci sono attualmente 665 millioni di persone nel mondo che soffrono di anomalie alla tiroide, alcune delle quali causate da tumori che non possono essere curate. Secondo oncologi e chirurghi gli organi biostampati possono essere l’unico modo accettabile per fornire non solo uno standard di vita decente ai pazienti, ma anche  prolungarne la vita stessa.

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L’altro aspetto è che 3D Bio considera la biostampa degli organi come il grande sviluppo scientifico possibile del 21 secolo. Elena Bulanova, capo della laboratorio di ricerca sulla tecnologia cellulare di 3D Bio, ci ha detto che  il gruppo sta già lavorando sul secondo passo della ricerca: la valutazione della funzionalità della ghiandola tiroidea del topo: “Nel corso di un mese osserveremo se la ghiandola tiroidea originale smetterà realmente di funzionare. Analizzeremo poi la produzione di tiroxina che dovrebbe diminuire in modo notevolmente con la soppressione delle funzioni tiroidde,” ci ha detto. “Allora impianteremo il nostro prodotto. Si pensa di usarlo su un totale di 12 animali, 6 topi di controllo senza impianto e 6 con l’impianto. Daremo all’impianto un mese per sopravvivere e cominciare a funzionare. Impianteremo anche capsule surrenali per evitare problemi di risposte autoimmunitarie. Dopo un mese testeremo i livelli di tiroxina: dovrebbero tornare normali. In questo modo il costrutto stampato funzionerà sostituendo completamente l’originale ghiandola tiroidea del topo.”

Biostampa, uomini e topi

Se questo porterà risultati soddisfacenti sarà tempo di considerare i test sugli uomini.

3D Bio intende cominciare a lavorare sugli uomini appena cominceranno a ricevere dai loro collaboratori le cellule epiteliali funzionali della tiroide umana provenienti da cellule umane. E poiché stiamo viaggiando nel regno delle possibilità ho anche chiesto cosà accadrà dopo e Mironov non ha esitato a  dirmi che la prossima sfida sarà un altro organo umano  “secondo i piani interni della nostra società”.

L’obiettivo a lungo termine è già pubblico: biostampare un rene umano. “Prima o poi, meglio prima, certo”, ci ha detto Mironov. Egli crede che sia realmente possibile e non solo i reni.

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Il Prof. Takebe della  Yokohama City University in Giappone, dice, vuole generare un fegato umano e trapiantarlo in un uomo entro il 2019. Gli ostacoli principali da superare, come spiegato dal Prof Takebe, sono la quantità sufficiente di cellule terapeutiche di grado rilevante, la creazione di strutture scalabili automatizzate e robotizzate e naturalmente la formazione dei capillari.

Anche il cuore è nella lista e l’esperto principale al lavoro su questo è il Dottore  Stuart Williams dell’istituto di innovazione cardiovascolare della università di Louisville.  Come Mironov chiaramente sottolinea : “Tutto è biostampabile”.

A questo punto chiedere riguardo le strutture cartilaginee sembra quasi un banale. Mironov  ha parlato di parecchi studi in corso in questo settore  e anche nelle cellule pancreatiche che potrebbero fornire una cura per curare il diabete. “Il Professore Douglas Melton dell’università di  Harvard è un esperto nella produzione di insulina delle cellule pancratiche.”

Ha affermato che ha già sviluppato un protocollo per la generazione di cellule endocrine beta per la produzione di insulina provenienti da cellule umane.  Credo – ha aggiunto – che osserveremo qualche risultato in questo campo nel prossimo futuro.”

Vogliamo realmente credere a tutto quello che dice il Dottor Mironov e la sicurezza con cui dice le cose le fa sembrare tutte più facili.

Sicuramente noi continueremo a seguire questa storia.

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Davide Sher

Sono un giornalista professionista iscritto all'ODG dal 2002 e mi sono sempre occupato di comunicazione trade. Per 10 anni ho redatto una testata dedicata al mercato dei videogiochi e successivamente ho partecipato alla creazione del primo iPad magazine dedicato all'elettronica di consumo. Dal 2012, mi occupo esclusivamente di stampa 3D/manifattura additiva, che vedo come la più affascinante e reale delle tecnologie oggi agli albori ma che plasmeranno il nostro futuro. Ho fondato Replicatore.it nel 2013 e ho scritto come blogger per diversi siti internazionali. Nel 2016 ho fondato la mia società 3dpbm (www.3dpbm.com), con base a Londra, che offre servizi di supporto alle aziende che vogliono comunicare, sia in Italia che nel mondo, i loro prodotti legati alla manifattura additiva. Oggi pubblichiamo diverse testate internazionali tra cui 3D Printing Media Network (il nostro sito editoriale internazionale), 3D Printing Business Directory (la più grande directory al mondo di aziende legate alla stampa 3D), Replicatore.it, Replicador.es e 3D Printing Media Network Chinese Version. Inoltre sono Senior Analyst di SmarTech Analysis, una delle più importanti realtà al mondo attive nella rilevazione di dati e previsioni di mercato relative ai vari segmenti verticali dell'industria della manifattura additiva.

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