Un esofago coltivato in laboratorio, per la prima volta impiantato con successo su modelli animali

di
Ruggiero Corcella

Uno studio pubblicato su Nature Biotechnology da ricercatori del Great Ormond Street Hospital e dell’University College di Londra, guidati dal professor Paolo De Coppi, dimostra su maiali che un esofago bioingegnerizzato può sostituire completamente l’organo, ripristinando la funzione senza immunosoppressione. Una svolta che potrebbe cambiare il destino dei bambini affetti da atresia esofagea grave

Un esofago coltivato in laboratorio, capace di integrarsi nel corpo e funzionare come quello naturale, potrebbe presto diventare realtà clinica. È quanto emerge da uno studio condotto dai ricercatori del Great Ormond Street Hospital e dell’University College London, pubblicato su Nature Biotechnology, guidati dal professor Paolo De Coppi. Per la prima volta, un esofago bioingegnerizzato ha sostituito con successo un intero segmento dell’organo in un grande modello animale, consentendo una deglutizione normale e senza necessità di farmaci immunosoppressori .
Si tratta di un risultato che apre prospettive concrete per i bambini nati con gravi malformazioni dell’esofago, segnando un passo decisivo verso terapie personalizzate basate sulla medicina rigenerativa.

Le malformazioni congenite e i limiti delle cure attuali

L’esofago è essenziale per l’alimentazione e la crescita. Nei casi di atresia esofagea «Long gap» (LGEA), una condizione rara ma grave, il tubo che collega bocca e stomaco è interrotto e i due segmenti sono troppo distanti per essere uniti chirurgicamente subito dopo la nascita.
Questi bambini non possono sopravvivere senza interventi complessi: spesso necessitano di un sondino gastrico per nutrirsi e di più operazioni invasive. 

Nel Regno Unito, ogni anno 180 bimbi nascono con atresia esofagea

Il GOSH è un centro di riferimento per il trattamento di queste malformazioni: nel Regno Unito nascono ogni anno circa 180 bambini con atresia esofagea, e il 10% presenta la forma «Long gap».
Le opzioni chirurgiche attuali sono complesse e invasive. Un approccio prevede lo spostamento dello stomaco o dell’intestino per colmare il tratto mancante, ma si tratta di interventi maggiori con complicanze significative a breve e lungo termine, tra cui problemi respiratori e gastrointestinali e un rischio oncologico a lungo termine ancora incerto.
Sebbene molti bambini ottengano buoni risultati, sono necessarie opzioni migliori e con minori complicanze. Grazie a finanziamenti significativi del GOSH Charity, tra cui Oak Foundation, LifeArc e Francis Crick Institute, questa ricerca è stata portata avanti per offrire nuove speranze alle famiglie.

Come nasce un esofago bioingegnerizzato

Il nuovo risultato ottenuto a Londra si muove nel filone di ricerca della Medicina rigenerativa, che negli ultimi anni sembrava aver un po’ perso lo slancio iniziale. La tecnica è nota: si parte da un organo, in questo caso l’esofago di un maiale «donatore» (molto simile a quello umano) che funge per così dire da «impalcatura» (scaffold) per il nuovo organo. Attraverso un processo di decellularizzazione, il tessuto del donatore viene accuratamente privato di tutte le cellule del maiale, mantenendo intatta la struttura di supporto sottostante.
Successivamente, l’impalcatura viene ripopolata con cellule muscolari di un maiale ricevente, prelevate da una piccola biopsia. Queste cellule vengono moltiplicate in laboratorio e poi iniettate direttamente nell’impalcatura. L’innesto viene quindi posizionato in un bioreattore, un contenitore speciale che pompa fluidi vitali per la crescita attraverso il tessuto per una settimana. Durante questo periodo, le cellule si insediano, si diffondono e si adattano alla loro nuova «casa». Complessivamente, questo processo richiede due mesi per essere completato, una tempistica compatibile con gli attuali trattamenti standard per l’LGEA.

I risultati: un organo che cresce e funziona

I risultati ottenuti nei modelli animali sono particolarmente promettenti. Tutti gli otto animali sono sopravvissuti ai primi 30 giorni critici dopo il trapianto. Dopo sei mesi, gli innesti avevano sviluppato muscoli, nervi e vasi sanguigni funzionali, consentendo all’esofago trapiantato di contrarsi e spingere il cibo come un organo naturale. Gli animali hanno potuto alimentarsi normalmente e crescere in modo sano. Alcuni hanno sviluppato restringimenti (stenosi), gestiti con successo tramite endoscopia, come nella pratica clinica umana.
Per la prima volta, il team ha anche mappato l’espressione genica nel tessuto impiantato, dimostrando che i geni attivati erano coerenti con quelli di un esofago naturale. È stata osservata una progressiva rigenerazione delle strutture normali, inclusi strato di barriera, muscoli, nervi e vasi sanguigni. L’esofago bioingegnerizzato si è dimostrato capace di contrarsi e generare movimenti e pressioni sufficienti per consentire una deglutizione normale.
Se questa tecnologia verrà adattata all’uomo, sarà possibile conservare scaffold di diverse dimensioni derivati da esofagi di maiale, pronti per essere personalizzati per neonati e bambini di diverse età. Le cellule potrebbero essere prelevate dal bambino al momento del posizionamento del sondino e utilizzate per creare un innesto personalizzato che cresca con lui e non richieda immunosoppressione.

Il professor Paolo De Coppi, che ha guidato lo studio, spiega: «L’esofago è un organo molto complesso e non può essere trapiantato nel modo tradizionale. Per sviluppare alternative è fondamentale utilizzare modelli animali simili all’uomo. Con questi risultati, speriamo di poter offrire entro cinque anni un’alternativa bioingegnerizzata ai bambini che ne hanno bisogno».
Sulla stessa linea il ricercatore Marco Pellegrini: «Questa tecnologia ci permette di costruire un esofago utilizzando le cellule del bambino, prelevate durante un intervento già previsto. Essendo tessuto proprio, può crescere con il paziente senza rischio di rigetto e senza immunosoppressione».
E conclude Natalie Durkin, prima autrice dello studio: «Dopo l’impianto, i nostri innesti sono cresciuti, maturati e hanno iniziato a funzionare come tessuto naturale. Ogni fase rappresenta un passo fondamentale verso l’applicazione clinica».

Verso i trial sull’uomo

Il prossimo passo sarà ottimizzare la produzione dei tessuti, aumentarne la lunghezza e standardizzare il processo, oltre a proseguire con i test di sicurezza. L’obiettivo è avviare studi clinici sull’uomo entro cinque anni.
Secondo il professor De Coppi, questa tecnologia potrebbe rappresentare una nuova frontiera della medicina rigenerativa, paragonabile all’introduzione delle valvole cardiache di origine animale: «Da oltre 50 anni le valvole cardiache suine vengono utilizzate per salvare vite. Più recentemente, lo xenotrapianto è stato esplorato come soluzione alla carenza di organi. Il nostro lavoro dimostra che il tessuto suino, una volta privato delle cellule, può diventare uno scaffold per creare tessuti compatibili».
«Dal punto di vista concettuale, questo lavoro è fondamentale perché ci ricorda che esiste un settore che sta progredendo: la bioingegneria cellulare, tissutale e degli organi solidi – commenta il professor Giuseppe Orlando presidente della Cell Transplant and Regenerative Medicine Society (CTRMS) e del comitato consultivo per la medicina rigenerativa dei trapianti dell’American Society of Transplantation (AST) -. Anche se un organo complesso come un rene o un cuore non è stato ancora impiantato in un paziente, le biotecnologie tutt’oggi disponibili permettono di produrre organi meno complessi come la vescica, l’uretra e le vie aeree superiori, che sono già stati impiantati in pazienti, ormai da molti anni. E vale la pena ricordare che la scuola italiana di bioingegneria fondata da Ranieri Cancedda, ha condotto studi pionieristici in questo settore, portati avanti da scienziati del calibro di Michele De Luca, Graziella Pellegrini ed Ivan Martin».
«In un futuro non lontano – conclude Orlando, che è anche professore di Chirurgia e medicina rigenerativa presso la Wake Forest University School of Medicine (Usa) – , la trapiantologia sarà molto diversa da quella attuale. Quando lo xenotrapianto e gli organi bioingegnerizzati diventeranno una straordinaria realtà clinica, non ci sarà più bisogno di prelevare organi da donatori umani, siano essi deceduti o viventi. Ci saranno delle banche di cellule, tessuti od organi, che saranno stati ingegnerizzati (cioè, prodotti) da suini o cellule staminali umani, che saranno poi criopreservati, per poi essere offerti ai pazienti quando ce ne sarà la richiesta da parte del medico curante».

24 marzo 2026

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