24 Mag NASCERE e RI-NASCERE GRAZIE AL 3D PRINTING
Eccoci alla terza puntata della mia rubrica “3D Printing & Surroundings” in cui voglio parlarvi di un’ultima sorprendente novità dal mondo della stampa 3D: ovaia artificiali stampate in 3D.
Ebbene, sì. Anche io, quando ho letto l’articolo, non potevo crederci! Eppure l’esperimento, per il momento condotto sui topi, sta funzionando alla perfezione. Per questo, ho trovato estremamente interessante provare a capirci di più insieme a voi!
Per farlo dobbiamo tornare indietro a poco più di un anno fa, quando per la prima volta i ricercatori americani della Northwestern University (Stati Uniti) annunciarono l’idea di stampare una bioprotesi con una struttura in grado di imitare quella delle ovaie. Per arrivare poi a qualche giorno fa, quando gli stessi ricercatori, in collaborazione con la McCormick School of Engineering, hanno confermato gli eccellenti risultati in un nuovo studio, pubblicato su Nature Communications.
Lo scopo della ricerca, a lungo termine, è quello di riuscire a restituire la fertilità a donne non più in grado di concepire a seguito di patologie e/o trattamenti, specialmente quelli chemioterapici. Infatti, a beneficiare della ricerca potrebbero essere, in primo luogo, le pazienti sopravvissute a tumori infantili, i quali purtroppo comportano un alto rischio di infertilità in età adulta. O anche le giovani donne che, all’indomani di una diagnosi di cancro, hanno fra le maggiori preoccupazioni la possibilità che il trattamento influenzi irreversibilmente la loro fertilità. Se si pensa poi a tutte le altre patologie che possono causare infertilità, è chiaro da subito come lo sviluppo di questi impianti risulterebbe importante per ripristinare la qualità di vita di queste donne. Infatti, le ovaie di alcune pazienti colpite dal tumore non funzionano a sufficienza, per cui diventa necessario seguire terapie di sostituzione ormonale per innescare la pubertà. Quindi, la ricerca vorrebbe riprodurre completamente il funzionamento delle ovaie, in ogni fase della vita di una donna, dalla pubertà, all’età adulta, fino alla menopausa.
A me piace pensarla come la possibilità di una ri-nascita per una donna, come un dono che le ri-permetta di donare la vita attraverso il miracolo della nascita.
Straordinariamente, tra l’altro, il team di ricerca è composto in prevalenza da donne e la cosa è in perfetta linea anche con lo spirito di WeWomEngineers. Nel video seguente, le ricercatrici spiegano in maniera semplice e con grande passione quello che stanno facendo:
A questo punto, vorrei darvi qualche dettaglio e come mio solito, cercherò di andare per gradi. Per cominciare voglio citare una delle autrici, Teresa K. Woodruff della Northwestern University, che afferma:
“Utilizzare la bioingegneria al posto dei trapianti per creare strutture organiche che siano capaci di funzionare e di ripristinare la salute di un determinato tessuto è il Santo Graal della medicina rigenerativa”.
Una definizione di questo tipo potrebbe sembrare esagerata, ma come spiega Monica Laronda, coautrice della ricerca, risulta adeguata se si pensa che queste ovaie stampate in 3D, una volta impiantate nei topi (nel luogo dove erano le ovaie naturali), hanno portato un aumento nella produzione di ormoni, un ripristino della fertilità e infine la nascita di topi sani. Per ripristinare la funzione ormonale e l’opzione di fertilità, è necessario creare questo ovaio ingegnerizzato, perché i follicoli ovarici sono dinamici e quindi hanno bisogno di una struttura con un’impalcatura dinamica.
Per questo motivo, il team ha richiesto anche l’aiuto di scienziati dello Shah Lab, esperti nei materiali e nella stampa 3D, per risolvere queste fondamentali questioni di ingegneria tissutale. Infatti, a rendere efficienti queste ovaie artificiali è proprio la combinazione del progetto ‘architettonico’ e del materiale. In particolare, l’ovaio bioprotesico sviluppato, è una combinazione di follicoli ovarici supportati da uno scaffold (una sorta di ponteggio) stampato in 3D. Il materiale utilizzato per la stampa è una gelatina, derivata dal collagene, che rende le impalcature rigide a sufficienza per poter essere manipolate durante la stampa e durante l’impianto, e abbastanza flessibili e porose per interagire in maniera naturale con i tessuti del corpo. Infatti, la maggior parte degli idrogel è molto debole, essendo costituiti principalmente da acqua. Perciò i ricercatori hanno dovuto identificare una temperatura che permettesse alla gelatina di essere autosufficiente, di non collassare e di poter essere costruita layer by layer. In questo modo, diventa possibile stampare una struttura che imita quella delle ovaie con una geometria molto ben definita.
Fonte: https://www.nature.com/articles/ncomms15261
Un’impalcatura piena di pori, che servono per sistemarvi cellule uovo immature e i follicoli ovarici, che le nutrono e proteggono. Una volta trapiantata, la struttura si è integrata con gli altri tessuti, si sono formati i vasi sanguigni e gli ovuli sono maturati. In questo modo le ovaie stampate in 3D hanno riportato la funzione ormonale ideale per la riproduzione, che ha permesso il concepimento e la nascita di tanti piccoli topi sani.
Fonte: https://www.nature.com/articles/ncomms15261
Per passare alla sperimentazione sicura sull’essere umano di queste ovaie stampate in 3D ci sono ancora alcuni passaggi chiave necessari. Per prima cosa il design e il materiale dell’impalcatura realizzata vanno testati per adattarli alle dimensioni dei follicoli umani. Quindi, sarà necessario prima ancora creare un ovaio bioprotesico per un grande modello animale. La forza dell’utilizzare la stampa 3D per realizzare questi scaffolds è che il modello è facilmente scalabile per adattarsi alle specifiche spaziali, biochimiche e biomeccaniche dei tessuti. Inoltre, l’aver scelto la gelatina come materiale costituisce un ulteriore vantaggio, essendo questa disponibile relativamente a buon mercato ed avendo già diversi utilizzi approvati dalla FDA. Il vantaggio è che, non appena possibile, sarà più facile portare questi dispositivi stampati in gelatina nell’uso clinico.
È difficile definire le tempistiche precise, ma la ricerca non si ferma mai e quindi io sono certa che fra qualche anno anche questo “sogno” si tramuterà in realtà!
Vi aspetto alla prossima,
Mayra
Fonti e approfondimenti:
[1] https://www.researchgate.net/blog/post/3d-printed-ovaries-produce-healthy-offspring
[2] https://www.nature.com/articles/ncomms15261
[4] https://www.wired.it/scienza/medicina/2017/05/17/ovaie-stampate-3d-topi/
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