Per la prima volta è stato dimostrato che le rane adulte ricrescono le zampe amputate, segnando una svolta per la rigenerazione degli organi.
La rigenerazione consiste nel far ricrescere una parte danneggiata o mancante di un organo a partire da tessuto residuo. Gli esseri umani adulti sono in grado di rigenerare con successo alcuni organi, come il fegato e soprattutto la pelle, che si rinnova e si ripara regolarmente, ma purtroppo i tessuti della maggior parte degli organi non hanno questa capacità. Il campo della medicina rigenerativa si propone di trovare il modo di riattivare la rigenerazione dei tessuti nel nostro corpo. La soluzione ideale sarebbe quella di attivare importanti processi che permettano di ripristinare un tessuto, ad esempio un arto, a partire dalle sue stesse cellule; tuttavia, non si tratta di un'impresa semplice, poiché gli scienziati stanno ancora cercando di comprendere le sfumature della rigenerazione tissutale.
In uno studio pubblicato su Cell Reports , gli scienziati della Tufts University (USA) si sono posti l'obiettivo di comprendere la capacità di rigenerazione tissutale e il modo in cui le cellule cooperano per formare un organo tridimensionale . Hanno scelto di riprodurre la crescita tissutale in un animale che normalmente non si rigenera, optando per un anfibio: la rana artigliata africana adulta (Xenopus laevis), un animale da laboratorio comunemente utilizzato nella ricerca. Gli anfibi hanno una capacità di rinnovamento tissutale molto limitata, simile a quella umana. Gli scienziati sono riusciti a progettare un dispositivo in grado di riattivare la rigenerazione tissutale nel sito dell'amputazione, consentendo la parziale rigenerazione di un arto posteriore in una rana Xenopus adulta.
Ricrescita degli arti amputati
Innanzitutto, è stato stampato in 3D in silicio un bioreattore indossabile, riempito con idrogel. Successivamente, sono state applicate proteine della seta idratanti, note per favorire la guarigione e la rigenerazione tissutale. È stato aggiunto anche il progesterone, un neurosteroide generalmente coinvolto nei processi mestruali, nella gravidanza e nell'allattamento. Il progesterone contribuisce inoltre alla riparazione dei vasi sanguigni nervosi e di altri tessuti. Le rane sono state suddivise in gruppi sperimentali, di controllo e fittizi. Nei gruppi di controllo e fittizi, il dispositivo del bioreattore è stato suturato alle rane immediatamente dopo l'amputazione dell'arto. Nel gruppo sperimentale, il progesterone è stato rilasciato dal bioreattore direttamente sul sito dell'amputazione. I dispositivi sono stati rimossi dopo 24 ore. Le rane sono state quindi monitorate regolarmente per diversi mesi. Le rane dei gruppi di controllo e fittizi hanno sviluppato una sottile protuberanza cartilaginea nel sito dell'amputazione, un fenomeno normale quando la rigenerazione tissutale procede spontaneamente. È stato osservato solo nelle rane del gruppo sperimentale che il dispositivo bioreattore ha innescato una rigenerazione degli arti più estesa e che le rane hanno sviluppato un'appendice a forma di pagaia più strutturata, quasi completamente formata. Ciò indica una rigenerazione tissutale assistita. La differenza visibile è stata evidente già dopo poche settimane, suggerendo che il dispositivo bioreattore ha creato un ambiente di supporto intorno alla ferita per consentire la crescita dei tessuti, in modo simile a come i tessuti si sviluppano in un embrione all'interno dell'utero. Anche una breve somministrazione di progesterone tramite il bioreattore (per sole 24 ore) ha innescato la crescita di tessuti molli e ossa nel corso di diversi mesi. L'analisi istologica e l'esame molecolare delle strutture rigenerate hanno rivelato che questi arti erano più spessi e presentavano ossa, innervazione e vascolarizzazione più sviluppate. Gli animali trattati con progesterone erano inoltre più attivi rispetto ai gruppi di controllo e placebo.
La crescita degli arti si è interrotta dopo circa sei mesi, ma ha portato a una crescita sotto tipica delle dita delle mani e dei piedi. Gli arti ricresciuti avevano un buon volume e densità ossea, vasi sanguigni principali, nervi ben fissati e queste rane potevano persino nuotare in modo simile a come farebbero le normali rane non amputate usando i loro arti nativi. Il sequenziamento dell'RNA e l'analisi del trascrittoma hanno mostrato che l'espressione genica nelle cellule nel sito di amputazione è stata modificata dal bioreattore. Quindi, i geni legati allo stress ossidativo e all'attività dei globuli bianchi erano attivi (sovraregolati) e alcuni altri erano sottoregolati. Anche la cicatrizzazione e la risposta immunitaria sono state ridotte, consentendo così alla rigenerazione di procedere indebolendo la risposta naturale del corpo alle lesioni che altrimenti avrebbero ostacolato il processo di rigenerazione.
Futuro
Questo studio si basa sulla logica di definire un programma kickstart o trigger che porterebbe a una crescita a lungo termine. Può essere chiamato come un nuovo modello di stimolazione cellulare. Studi precedenti hanno dimostrato che i topi possono rigenerare parzialmente i polpastrelli amputati in circostanze normali, ma poiché non sono acquatici e non c'è acqua per proteggerli, quindi a differenza degli anfibi il processo nei topi non è stato efficiente perché le cellule rigenerate sensibili sono state nuovamente sottoposte a superfici dure e ancora. L'approccio di rigenerazione in un animale vertebrato dovrebbe essere applicabile ai mammiferi e al corpo umano e forse molto presto in futuro potremmo rigenerare organi complessi che potrebbero essere utilizzati per il trapianto di organi o qualsiasi tipo di lesione, forse anche il cancro.
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Fonte (s)
Herrera-Rincon C et al. 2018. Breve applicazione locale di progesterone tramite un bioreattore indossabile induce una risposta rigenerativa a lungo termine nell'arto posteriore di Xenopus adulto. Cell Reports . 25(6). https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.10.010
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