Un rene i nuovo
Rigenerare il rene, svolta italiana due strade e corsa contro il tempo
te. Elaplateaapplaude, entusiasta. Giuseppe Remuzzi, direttore del Mario Negri Bergamo, non ha disatteso le aspettative dei 10 mila nefrologi europei riuniti a Istanbul per il recente congresso annuale. Ha spiegato come la sfida per ridare al malato un rene nuovo, fatto dalle sue staminali, si può vincere. E spianare la strada alla medicina rigenerativa. Dopo il cervello, il rene è l'organo più complesso del corpo umano, milioni di cellule di
almeno 64 tipi diversi, originate da una manciata di staminali identiche. Ogni cellula deve andare in un punto preciso, altrimenti l'organo non funziona. Questo il problema che si sta affrontando nel mondo la cui avanguardia è proprio a Bergamo. E se riesce col rene, le soluzioni scoperte torneranno utili per gli altri organi. La strada è lunga. Anche se si accorciasse investendo seriamente in ricerca, rimarrebbe troppo lunga per chi vive grazie alla dialisi in attesa di un trapianto. «Ma non ci sono alternative - dice Remuzzi - In tutto ilmondo, anche se si trapiantassero tutti gli organi che si rendono disponibili, sarebbero comunque di gran lunga inferi ori al numero dei pazienti in attesa. Per questo lavoriamo a metodi per generare tessuti e organi artificiali usando cellule dei pazienti stessi o di altra origine».
Negli organismi multicellulari la vita p arte daunacellulachehale informazioni per sviluppare un corpo completo con tutti gli organi al posto giusto. Questo programma di sviluppo si riattiva per riparare i tessuti danneggiati, processo biologico basato su cellule staminali, detto "rigenerazione". Ma il suo potere diminuisce salendo nella scala evolutiva e con la complessità dell'organo (vedi disegno n.d. r). Il rene rigenera in pesci, anfibi erettili. Quello dei mammiferi no. «Le staminali però ci sono - continua Remuzzi - Tra il 2006 e il 2012 in Italia vari ricercatori fanno le scoperte che permettono
di avviare studi sulla rigenerazione».
In sintesi: nell'uomo si individuano staminali multipotenti nel nefrone, l'unità funzionale del rene. Le omologhe del ratto, nel rene danneggiato a scopo sperimentale, reagiscono, si attivano. Iniettate in animali con una nefropatia lieve, migliorano la funzionalità renale. Ma quando la malattia distrugge ampie porzioni di rene, la loro rigenerazione non marcia di pari passo e la funzione del rene non migliora ulteriormente. «La sfida - spiega Remuzzi - è generare un rene completo da singole cellule di varia origine, meglio del paziente stesso. Due le strade (ipar-ticokirineldisegnon.d.r.):\astrate-gia"scaffold" (impalcatura) finanziata dall'Unione Europea e quella delle "cellule in sospensione", finanziata da Unione Europea e Ju-venile Diabetes Research Foundation (Usa). La prima mira a rigenerare il rene malato eliminando le sue cellule sino ad ottenere il suo
scaffold di fibre. Poi ripopolarlo con staminali ottenute da cellule adulte del malato con la procedura del Nobel 2012 Shinya Yama-naka. Al momento siamo riusciti a rigenerare il rene di ratto ripopolandolo con staminali di topo».
«La seconda strategia - conclude il professore - si basa sulla capacità delle cellule, se messe in contatto tra di loro, di organizzarsi in strutture complesse. Nel topo sia
mo abuon punto: con cellule renali embrionali, molto più potenti di quelle del rene adulto, abbiamo generato un nefrone, glomerulo compreso, la parte più complessa, reso poi funzionante inducendo con vari fattori di crescita la forma-zionedeivasichegliportanoilsan-gue da filtrare. Impiantato nel rene ha completato lo sviluppo e funziona».
Ora si lavora per dare alle staminali umane prese dal malato il potere organizzativo di quelle embrionali. Ed entra in scena il maiale verde fluorescente. Lo ha realizzato il gruppo di CesareGallidella-boratorio di tecnologie avanzate per la riproduzione animale AVANTEA a Cremona. È servito a dimostrare che funziona correttamente la loro tecnica per inserire in embrioni di mai ale un gene "suicida". Quando le cellule così inge-gnerizzate assorbono una determinata sostanza di per sé innocua il gene si attiva e uccide la cellula. A breve inizieranno studi in collaborazione tra il gruppo di Galli a Cremona e quello di Remuzzi a Bergamo (Valentina Benedetti, Christo-doulosXinaris, ArielaBenigni, Marina Morigi e Susanna Tomasoni) per realizzare organoidi renali chimerici (maiale/ uomo) in cuile staminali embrionali del maiale, dopo aver "guidato" la rigenerazione di quelle umane, saranno "suicidate", lasciando in vita la parte umana, pronta per l'impianto.
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di Bergamo fa il punto: i successi dei nostri scienziati. Si passa agli uomini tra cellule ingegnerizzate
e incrocio con il maiale verdefluorescente.
L A R I G E N E R A Z I O N E È un processo biologico che permette di rigenerare i tessuti danneggiati del corpo
Nucleo
7%mc Nel Dna di ogni cellula c'è l'informazione per sviluppare un organismo completo
Organismo
Hidra Nel regno animale, l'hydra è in grado di rigenerare tutto il corpo
Lucertola II potere di rigenerazione È in grado diminuisce salendo nella scala di rigenerare evolutiva e con la complessità soltanto dell'organo (dopo il cervello, coda e arti il rene è l'organo con
la struttura più complicata)
Mammiferi superiori Il loro rene ha scarsa capacità rigenerativa
LA STRATEGIA SCAFFOLD Tecnica per generare un rene completo da singole cellule
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O Estrazione del rene malato
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© Decellurizzazione: eliminazione della componente cellulare
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©Strut tura del rene ripopolata con le cellule staminali
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© Il rene diventa funzionante. È pronto ad essere trapiantato
© L e cellule staminali servono a ripopolare la struttura del rene
COME RIGENERARE NEFRONI FUNZIONANTI Questa serie di esperimenti è la base per la rigenerazione di un rene con tecnica "cellule in sospensione"
© Estrazione di cellule staminali renali
© Aggiunta di fattori di crescita
© Si ottengono tessuti renali primordiali
O I tessuti primordiali sono trapiantati nel rene
© Si ottengono nefroni non funzionanti
Gli esperimenti sul topo dimostrano che si possono generare nefroni funzionanti anche nell'uomo. Le staminali umane però non riescono ad organizzarsi in un rene completo. Serve la capacità di organizzazione delle cellule staminali embrionali
y, Nefrone
b O Si ottengono nefroni funzionanti
© Aggiunta di altri fattori di crescita
© S i ottengono glomerull maturi a cui si aggiungono fattori di crescita e altri componenti
TECNICA CELLULE IN SOSPENSIONE
O Generazione di cellule embrionali di maiale ingegnerizzato (contenenti un gene suicida)
O Estrazione di cellule adulte del paziente convertite poi in staminali
© Aggiunta di fattori di crescita e altri componenti
Cellule umane e di maiale
Iniezione di una sostanza che attiva il gene suicida per eliminare le cellule del maiale
© Chimera © Organoide © Organo Staminali umane chimerico con sole ed embrionali di Si sviluppa cellule maiale insieme un rene "chimerico" umane pronto a fattori di funzionante con ad essere crescita e altri cellule di uomo trapiantato componenti e di maiale nel paziente
Vena renale Uscita del sangue purificato
per essere eliminata
NEFRONE Unità funzionale
del rene
ANATOMIA DEL RENE
I rene contiene almeno 64 tipi
di cellule tra cui staminali
pluripotenti