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È appena partito e durerà quattro anni il progetto europeo Tentacle. L’obiettivo? Offrire nuove prospettive terapeutiche per due gravi malattie del colon-retto, il tratto terminale dell’intestino: la colite ulcerosa e la poliposi adenomatosa familiare. Come? Ricostruendo il colon con biostampa 4D, attraverso una tecnica innovativa frutto della collaborazione di diversi team di ricerca e partner industriali (nella foto il team al kick-off meeting).
«La ricostruzione del tessuto permetterebbe di evitare l’asportazione chirurgica del colon-retto, una procedura particolarmente invasiva, migliorando così la qualità della vita dei pazienti» spiega Lisa Bregoli, project manager di Tentacle.
Le malattie del colon-retto
Colite ulcerosa e poliposi adenomatosa familiare sono malattie che danneggiano la parte terminale dell’intestino.
La colite ulcerosa, come spiegato dall’Istituto Superiore di Sanità, è una malattia infiammatoria cronica intestinale che in Italia colpisce circa 100mila persone. La terapia farmacologica può contribuire a ridurre l’infiammazione, alleviare i disturbi, prevenire la riacutizzazione della malattia e contenere la progressione. Ma, quando inefficace, è necessario l’intervento chirurgico.
La poliposi adenomatosa familiare, invece, è una malattia ereditaria caratterizzata dalla presenza di numerosi polipi che tappezzano la parete interna terminale dell’intestino e aumenta il rischio di cancro del colon-retto. In Italia si stima che ne soffrano almeno una persona ogni 10mila abitanti. Al momento non è disponibile una cura e l’asportazione chirurgica del colon (colectomia) o la rimozione sia del colon che del retto (proctocolectomia) sono considerati i trattamenti standard.
«Con la resezione totale del colon e del retto si accorcia dunque l’intestino» puntualizza Bregoli. E questo rende necessario la creazione di una piccola sacca (pouch) per ripristinare la continuità intestinale e prevenire l’incontinenza fecale. «Noi vogliamo offrire un’alternativa meno invasiva alla chirurgia tradizionale attraverso un approccio di medicina rigenerativa: preservando la parte sana dell’intestino, quella muscolare e strutturale, e stimolando la rigenerazione del tessuto malato».
Biofabbricazione per la medicina rigenerativa
Tentacle sta per Innovative in situ 4D bioprinting for regeneration of colorectal mucosa and submucosa. E come dice il nome del progetto, mira a sviluppare una strategia a misura di singolo paziente, che evita la rimozione chirurgica (proctocolectomia) e grazie alla stampa di cellule direttamente “in situ” rigenera la mucosa e la sottomucosa dell’intestino.
In altre parole, la tecnica a cui sta lavorando il team prevede solo la rimozione del tessuto compromesso e la sua rigenerazione attraverso il bioprinting direttamente all’interno del corpo umano.
Cuore del progetto è dunque lo sviluppo e la validazione di una biostampante colonoscopica per la biofabbricazione di cellule con cui ricostruire l’organo danneggiato.
Come spiega Giovanni Vozzi, ordinario di bioingegneria all’Università di Pisa, la biofabbricazione viene proprio incontro alla necessità di ricreare pezzi di ricambio del corpo umano. In questo caso mettendo insieme processi di stampa 4D, materiali biocompatibili e cellule prelevate dal paziente stesso, in modo da stampare un sostituto funzionale del tessuto danneggiato, capace di mimarne perfettamente le caratteristiche.
«La biostampante a cui stiamo lavorando – spiega Vozzi – potrà operare direttamente nell’intestino attraverso una procedura minimamente invasiva. Si tratta di un dispositivo medico innovativo da collegare ai comuni dispositivi colonscopici in modo che, dopo la rimozione della mucosa danneggiata, possa stampare degli idrogel con all’interno le cellule del paziente stesso per la ricostruzione del tessuto e il ripristino della sua funzionalità».
«Il dispositivo – aggiunge – sarà potenziato da un sistema di intelligenza artificiale per monitorare la qualità della stampa: per capire cioè se stiamo stampando, se lo stiamo facendo bene, con la giusta distribuzione delle cellule e nella giusta quantità, per permettere una rigenerazione più rapida possibile».
Tipicamente, la biofabbricazione avviene in laboratorio, sottocappa, poi si attende che il tessuto maturi in un bioreattore, per impiantarlo successivamente. «In questo caso invece biofabbrichiamo direttamente nel corpo umano, che è il miglior bioreattore».
Biomateriali per la biostampa 4D
Fondamentale per la messa a punto di questa tecnica è lo sviluppo di biomateriali con proprietà avanzate per eseguire la biostampa 4D delle cellule umane. I biomateriali sono composti sviluppati in laboratorio per la realizzazione di quei dispositivi medici che entrano in contatto col corpo umano e servono a sostituire o riparare porzioni di tessuti e organi danneggiati a causa di incidenti, malattie o invecchiamento. Mentre per stampa 4D, nel campo della biofabbricazione, si intende la creazione di strutture biologiche che possono cambiare nel tempo in risposta a stimoli esterni. «E Tentacle – precisa Bregoli – vuole andare oltre il 3D, guidando gradualmente la proliferazione delle cellule per riuscire a mimare al meglio la morfologia e la funzionalità intestinale».
«La tecnica prevede l’estrusione all’interno dell’intestino di una soluzione che contiene le cellule prelevate dal paziente, cresciute e indirizzate a svolgere determinate funzioni, addizionate di materiali che consentano la somministrazione controllata e graduale nel tempo di agenti che aiutano la rigenerazione del tessuto».
Dall’Ue 7,5 milioni per Tentacle
«Tentacle – continua la project manager – è un progetto di ricerca e innovazione che ambisce a sviluppare nuove tecnologie che possano avere applicazioni nel mondo reale».
Il progetto ha ricevuto un finanziamento europeo di 7,5 milioni di euro nell’ambito del programma Horizon Health 2024 e coinvolge team di ricerca internazionali: l’Università di Wurzburg (coordinatrice del progetto), il Centro di Ricerca E. Piaggio dell’Università di Pisa, l’Università di Gent (Belgio), l’Istituto Superiore di Sanità, l’Università di Torino e il Politecnico di Torino. A cui si affiancano partner industriali per tradurre i risultati scientifici in prodotti da portare in clinica: ADBioink Biosystem Technology (Turchia), ThioMatr
Il progetto punta al trasferimento tecnologico e a portare alla sperimentazione pre-clinica que
«I primi step del progetto saranno lo sviluppo dei biomateriali, la creazione in laboratorio delle cellule da far proliferare e la progettazione del bioprinter. Dal secondo anno inizierà l’industrial scaleup dei biomateriali in vista anche della standardizzazione: quindi punteremo a sviluppare materiali che siano scalabili industrialmente per la futura certificazione. E dal terzo anno, inizierà l’industrial scaleup della biostampante colonoscopica» conclude Bregoli.
