I ricercatori scoprono un metodo non invasivo per visualizzare il danno nei reni del donatore, consentendo ai medici di abbinare la qualità del rene con l’aspettativa di vita del paziente per risultati di trapianto più duraturi.
Quando i trapianti di rene sono entrati nella pratica clinica per la prima volta negli anni ’50, i pazienti con malattia renale cronica (CKD) potevano finalmente immaginare la libertà dalla routine inesorabile di trattamenti di dialisi per la pulizia del sangue. Poco più di mezzo secolo dopo, la domanda ha completamente superato l’offerta. I malati critici languiscono da anni nelle liste d’attesa, mentre i medici non hanno altra scelta che accettare donazioni di reni danneggiati nel disperato tentativo di salvare vite umane.
I risultati dei trapianti sono così difficili da prevedere che il nefrologo Dr. Darren Yuen , del St. Michael’s Hospital di Toronto, lo paragona a ” far girare in loop una roulette”. Ma i risultati recentemente pubblicati su JCI Insight stanno gettando le basi per rivoluzionare potenzialmente questa dinamica e consentire ai medici di ripristinare il gold standard nel protocollo sui trapianti.
La ricerca è un’integrazione delle intuizioni cliniche di Yuen sulla malattia renale con l’esperienza di fisica medica del Dr. Michael Kolios della Ryerson University e del dottorando Eno Hysi e dei rispettivi team. Sia Yuen che Kolios hanno dei laboratori presso l’ Institute for Biomedical Engineering, Science and Technology (iBEST) , una collaborazione unica tra ospedale e università, che riunisce esperti di diversi campi di ricerca tradizionalmente tramandati.
Il nuovo metodo del team è una novità mondiale nell’applicazione dell’imaging fotoacustico (PA) per visualizzare cicatrici nei reni, noto anche come fibrosi, una forma comune di danno nei reni dei donatori. I loro risultati hanno prodotto immagini chiare di cicatrici renali poche ore prima dell’intervento. Durante questa finestra di opportunità, una valutazione accurata potrebbe significare la differenza tra l’impianto di un organo con una durata di decenni – o uno che fallisce rapidamente, riportando un paziente in dialisi e la lista di attesa lunga anni.
Screening renale accurato e non invasivo
La biopsia con ago – una procedura dolorosa piena di rischio di sanguinamento – è attualmente l’unico metodo per valutare la quantità di cicatrici renali nei potenziali donatori. Ma la sua affidabilità è ostacolata da stime potenzialmente inaccurate basate su una dimensione del campione di tessuto pari solo all’1% del rene.
La ricerca attuale segue un percorso più rapido, non invasivo e più completo per quantificare il danno renale, usando invece l’imaging PA. La nuova tecnologia combina laser ed ultrasuoni, una sequenza che Hysi paragona a lampi e tuoni. “Facciamo luce sul tessuto renale, che crea un’onda di pressione che può essere ascoltata utilizzando una sonda ad ultrasuoni”.
I dati audio vengono quindi eseguiti attraverso un algoritmo proprietario basato su una tecnica chiamata unmix spettrale.
Ogni tipo di tessuto corporeo assorbe la luce laser colorata nel suo modo unico. Il collagene – uno dei componenti principali delle cicatrici renali – assorbe il colore in modo distinto dagli altri componenti del rene. Unmix spettrale prende in giro le differenze. Le mappe generate dalla tecnologia mostrano la quantità e la distribuzione di collagene, sangue o altri tessuti, permettendo così ai medici di “vedere” la qualità dei reni donati.
“Non era affatto ovvio che avrebbe funzionato”
Quando Hysi per la prima volta propose di usare il mixing spettrale per affinare il collagene, nulla nelle precedenti conoscenze di fisica medica suggeriva che l’applicazione fosse persino possibile. “In genere, affinché la tecnica funzioni, è necessario vedere grandi picchi e vallate nel modo in cui i componenti assorbono la luce”, afferma Kolios. “Ma il collagene è piatto, quindi non era affatto ovvio che avrebbe funzionato.”
Hysi ha continuato con un approccio controintuitivo. Con così tante altre sostanze biologiche che mostrano picchi e vallate una volta applicato il non mescolanza spettrale, il collagene potrebbe risaltare in modo evidente in virtù della sua piattezza.
La cosa è diventata così intrigante che Hysi ha deciso di esplorare questa possibilità parallelamente alla propria ricerca di dottorato sul monitoraggio del cancro. Due anni dopo, i risultati hanno convalidato la sua ipotesi e gli algoritmi proprietari sono ora brevettati.
In meno di due minuti, la nuova tecnica può generare un’immagine 2D con dettagli sufficienti per quantificare le cicatrici totali in un rene. Entro 15 minuti, l’imaging 3D consente la visualizzazione non solo delle cicatrici complessive, ma anche della sua varia distribuzione su tutto il rene.
Potenziale impatto significativo e diffuso
Man mano che la ricerca si sposta negli studi clinici presso l’ospedale St. Michael, Hysi e Yuen valuteranno quanto attentamente le loro previsioni sulla qualità renale rispecchino i risultati effettivi nei pazienti. In caso di successo, il loro metodo di punteggio potrebbe avere un impatto significativo sulla pratica del trapianto e diventare il nuovo gold standard nella valutazione dei reni.
I sistemi sanitari potrebbero risparmiare l’enorme somma di $ 100.000 in costi diretti, annuali e per paziente per gestire i pazienti in dialisi. Ma l’impatto maggiore è nel dare ad ogni paziente il miglior rene possibile, tenerli fuori dalla dialisi e dare loro un nuovo, durevole contratto di locazione sulla vita.
Yuen riassume il turbinio di due anni della ricerca: “Non ho mai visto nulla di simile prima. Clinici e ricercatori che lavorano insieme e scoprono così grandi risultati in così poco tempo – è semplicemente fantastico.”