I ricercatori del Francis Crick Institute e dell’University College di Londra hanno ricostruito un timo umano, un organo essenziale del sistema immunitario, utilizzando cellule staminali umane e un’impalcatura di bioingegneria. Il loro lavoro è un passo importante verso la possibilità di costruire timi artificiali che potrebbero essere usati come trapianti.
Il timo è un organo del torace in cui maturano i linfociti T, che svolgono un ruolo fondamentale nel sistema immunitario. Se il timo non funziona correttamente o non si forma durante lo sviluppo fetale nel grembo materno, ciò può portare a malattie come l’immunodeficienza grave, dove il corpo non può combattere malattie infettive o cellule cancerose, o l’autoimmunità, dove il sistema immunitario attacca erroneamente il paziente proprio tessuto sano.
Nel loro studio proof-of-concept, pubblicato su Nature Communications oggi [venerdì 11 dicembre], gli scienziati hanno ricostruito il timo utilizzando cellule staminali prelevate da pazienti che hanno dovuto rimuovere l’organo durante l’intervento chirurgico. Quando trapiantati nei topi, i timi bioingegnerizzati sono stati in grado di supportare lo sviluppo di linfociti T umani maturi e funzionali.
Sebbene i ricercatori abbiano precedentemente ricostruito altri organi o sezioni di organi, questa è la prima volta che gli scienziati hanno ricostruito con successo un intero timo umano funzionante. Lo studio, finanziato principalmente dal Consiglio europeo della ricerca (CER) *, è un passo importante non solo per ulteriori ricerche e cure sulle deficienze immunitarie gravi, ma anche più in generale per lo sviluppo di nuove tecniche per la crescita di organi artificiali.
Sara Campinoti, autrice e ricercatrice del Laboratorio di Biologia delle Cellule Staminali Epiteliali e Medicina Rigenerativa presso il Crick afferma: “Dimostrare che è possibile costruire un timo funzionante da cellule umane è un passo cruciale verso la crescita del timo che un giorno potrebbe essere utilizzato come trapianti “.
Per ricostruire questo organo, i ricercatori hanno raccolto timi dai pazienti e in laboratorio, hanno coltivato cellule epiteliali timiche e cellule interstiziali timiche dal tessuto donato in molte colonie di miliardi di cellule.
Il passo successivo per i ricercatori è stato quello di ottenere un’impalcatura strutturale di timi, che avrebbero potuto ripopolare con le cellule timiche che avevano coltivato. Per questo, il ricercatore Asllan Gjinovci ha sviluppato un nuovo approccio per rimuovere tutte le cellule dai timi di ratto, quindi sono rimasti solo gli scaffold strutturali. Hanno dovuto utilizzare un nuovo approccio chirurgico microvascolare per questo, poiché i metodi convenzionali non sono efficaci per il timo.
Asllan dice: “Questo nuovo approccio è importante perché ci consente di ottenere scaffold da organi più grandi come il timo umano, qualcosa di essenziale per portare questo bellissimo lavoro in clinica”.
I ricercatori hanno quindi iniettato negli scaffold degli organi fino a sei milioni di cellule epiteliali timiche umane e cellule interstiziali provenienti dalle colonie che erano cresciute in laboratorio. Le cellule sono cresciute sulle impalcature e dopo soli cinque giorni, gli organi si erano sviluppati a uno stadio simile a quelli visti nei feti di nove settimane.
Infine, il team ha impiantato questi timi nei topi. Hanno scoperto che in oltre il 75% dei casi i timi erano in grado di supportare lo sviluppo dei linfociti umani.
Roberta Ragazzini, un’altra autrice dell’articolo, aggiunge: “Il fatto che possiamo espandere ampiamente le cellule staminali timiche prelevate da donatori umani in grandi colonie è davvero eccitante. Ci permette di aumentare il processo con l’obiettivo di costruire la” dimensione umana “. ‘Thymi. “
Paola Bonfanti, autrice senior e capogruppo presso il Crick e professore nella Divisione di Infezione e Immunità presso l’UCL afferma: “Oltre a fornire una nuova fonte di trapianti per le persone senza timo funzionante, il nostro lavoro ha altre potenziali applicazioni future.
“Ad esempio, poiché il timo aiuta il sistema immunitario a riconoscere il sé dal non sé, rappresenta un problema per i trapianti di organi poiché può indurre il sistema immunitario ad attaccare il trapianto.
“È possibile che si possa superare questo problema trapiantando anche un timo ricresciuto da cellule prelevate dal timo del donatore di organi. Siamo fiduciosi che ciò possa impedire al corpo di attaccare il trapianto. La ricerca alla base di questo è ancora agli inizi, ma è un concetto entusiasmante che potrebbe eliminare la necessità per i pazienti di assumere immunosoppressori per il resto della loro vita.
I ricercatori stanno continuando il loro lavoro per ricostruire il timo per perfezionare e aumentare il processo.
Riferimento: Campinoti, S et al . (2020). Ricostituzione di un timo umano funzionale da parte di cellule progenitrici stromali postnatali e scaffold naturali di organi interi. Nature Communications . Numero DOI: 10.1038 / s41467-020-20082-7.
* Questo lavoro è stato finanziato dall’European Research Council, dal London Advanced Therapies – Research England e dallo schema MRC Confidence in Concept e gli autori sono supportati dal Rosetrees Trust, il NIHR Biomedical Research Center del Great Ormond Street Hospital for Children NHS Foundation Trust , un WT Investigator Award, l’Organizzazione europea di biologia molecolare, GOSH Children’s Charity e il Francis Crick Institute, che riceve il suo finanziamento principale da Cancer Research UK, The UK Medical Research Council e Wellcome Trust.
Il Francis Crick Institute è un istituto di scoperta biomedica dedicato alla comprensione della biologia fondamentale alla base della salute e della malattia. Il suo lavoro sta aiutando a capire perché si sviluppa la malattia e a tradurre le scoperte in nuovi modi per prevenire, diagnosticare e curare malattie come cancro, malattie cardiache, ictus, infezioni e malattie neurodegenerative.
Un’organizzazione indipendente, i suoi partner fondatori sono il Medical Research Council (MRC), Cancer Research UK, Wellcome, UCL (University College London), Imperial College London e King’s College London.
Il Crick è stato costituito nel 2015 e nel 2016 si è trasferito in un nuovissimo edificio all’avanguardia nel centro di Londra che riunisce 1500 scienziati e personale di supporto che lavora in modo collaborativo tra le discipline, rendendolo la più grande struttura di ricerca biomedica sotto un unico tetto in Europa.
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