Tecnologia: congelare gli organi per eliminare le liste di attesa

Abbattere le lunghe liste di attesa per i trapianti potrebbe non essere più un sogno così irraggiungibile. Un gruppo di ricercatori medici, criobiologi, ingegneri e i fisici della società biotech Arigos Biomedical potrebbero aver escogitato un modo per congelare e conservare gli organi per tutto il tempo necessario. Sin da quando Joseph Murray fece il primo trapianto di reni tra gemelli monozigoti a Boston, nel 1964, i trapianti di organi hanno salvato la vita a molte persone. Molte più vite sarebbero state salvate se non avessimo dovuto confrontarci con una grande sfida ad ogni trapianto: trovare un donatore di organi compatibile. La difficoltà di trovare organi compatibili da trapiantare e la crescente domanda di trapianti ha creato lunghissime liste di attesa.

Molti pazienti si trovano a dover aspettare mesi o anni per trovare un donatore compatibile per un trapianto e, sfortunatamente, alcuni non lo troveranno mai. Una gran parte di organi potenzialmente utilizzabili per un trapianto vengono ogni giorno scartati, per il semplice motivo che possono essere preservati in modo sicuro solo tra le 4 e le 36 ore. La società, ha recentemente raccolto poco meno di $ 1 milione in un round di seed (i partecipanti includevano una società di venture capital, un angelo investitore e una fondazione di famiglia, notano). Il co-fondatore e CEO di Arigos Tanya Jones dice che sperano di iniziare esperimenti sull’uomo già nel 2020; se ciò andasse bene, la tecnica potrebbe essere utilizzata nelle cliniche da cinque a sette anni dopo. Se la loro tecnologia funziona, potrebbe abbreviare o addirittura eliminare alcune delle liste di attesa per il trapianto di organi in America e in tutto il mondo.

Una possibile rivoluzione

Questi avanzamenti nel campo della crioconservazione potrebbero rivoluzionare la pratica dei trapianti, ma non facciamoci trasportare troppo da sogni (o incubi) fantascientifici: siamo ancora molto lontani dalla possibilità di crioconservare e scongelare un intero essere umano. Anche se il modo più semplice per ottenere più organi per le persone che ne hanno bisogno, sembrerebbe, quello di congelare gli organi donati finché non sono necessari. È un’idea talmente semplice che scienziati e medici hanno ideato decenni fa, ma hanno incontrato due importanti ostacoli che sembravano insormontabili, almeno fino a poco tempo fa. Per comprendere la scienza che rende questo possibile, dobbiamo guardare perché la crioconservazione non ha funzionato nel passato.

Il primo ostacolo che i criobiologi devono superare avviene mentre l’organo sta arrivando a -120 gradi Celsius, la temperatura alla quale l’attività molecolare si ferma e gli organi possono essere immagazzinati indefinitamente. Le persone, si potrebbe ricordare, sono per lo più acqua, e quando l’acqua si ghiaccia si espande in ghiaccio solido. Questo fatto può causare problemi come congelare gli organi, dal momento che il ghiaccio congestionato attira l’acqua dalle cellule vicine che ne hanno bisogno e può rompere i vasi sanguigni mentre si espande. Questo è specialmente un problema poiché l’espansione e il congelamento avvengono in tempi diversi, mentre gli organi si congelano dall’esterno. Il secondo ostacolo arriva durante il processo di riscaldamento: proprio come un cubetto di ghiaccio gettato in un bicchiere di acqua tiepida, gli organi tendono a fratturarsi e scoppiare mentre si scongelano. Non troppo utile se stai cercando di sostituire un polmone o un cuore che perde con uno non-leaky.

Gli scienziati hanno risolto il primo problema

Negli anni ’70 quando scoprirono un processo chiamato vitrificazione: pompare un cocktail di composti organici negli organi estrasse gran parte dell’acqua. La soluzione rimanente – l’acqua mescolata con le molecole organiche aggiunte – era così piena di cose da non formare ghiaccio. Invece, si bloccò in un tipo di vetro solido che non danneggiava gli organi come faceva il ghiaccio. Di conseguenza, gli organi potrebbero essere congelati senza preoccuparsi di accumuli di ghiaccio dannosi. Ma molte soluzioni utilizzate per la vetrificazione finirono per essere tossiche. E il secondo problema, il problema della frattura, ha ancora eluso gli scienziati. Nei decenni successivi, la maggior parte perse la speranza e rinunciò.

Jones dice che lei e il co-fondatore di Arigos Stephen Van Sickle hanno trovato una nuova soluzione quando Van Sickle ha fatto un viaggio in biblioteca e si è reso conto di quanti vecchi documenti di ricerca hanno documentato i tentativi di impedire la frattura. Hanno trovato un modo per scovare tutte le arterie e le vene dell’organo e sostituirlo con il gas. In passato, gli scienziati avevano provato a sostituire il sangue e il liquido che si trovavano in un cuore donato con l’ossigeno gassoso, il che conferiva agli organi un po ‘di supporto e imbottitura extra mentre si irrigidivano. Il campo poi si è spostato verso i liquidi. Queste perfusioni liquide tendevano a funzionare un po ‘meglio, ma lasciavano il regno dei cuscini a gas come una fine libera inesplorata. Jones e Van Sickle decisero che il gas valesse la pena di sparare – gas elio in particolare, perché non sarebbe tossico per gli organi donati.

Nell’elio, hanno trovato un modo per raffreddare uniformemente un organo e anche fornire al suo sistema vascolare un certo ammortizzamento in modo che qualsiasi stress accumulato durante il processo di raffreddamento non causasse una frattura. Con l’elio nelle vene e nelle arterie, un organo è libero di spostarsi mentre si congela senza frantumarsi, proprio come i grattacieli sono progettati per oscillare piuttosto che rovesciarsi nel vento. Quando si resero conto che nessun altro aveva provato l’elio, nacque Arigos. E ha funzionato davvero bene. Ben presto i loro metodi divennero l’unico modo per congelare e scongelare con successo organi di qualsiasi animale più grande di un coniglio. “Abbiamo recuperato i reni di maiale da temperature di -120 gradi Celsius, che è fondamentalmente la temperatura di transizione vetrosa”, afferma Jones. “Abbiamo testato su cuori di maiale, e ha funzionato così bene e così rapidamente che eravamo impreparati inaspettatamente a testare la ripresa.” Per essere più preparati in futuro, il team sta lavorando per automatizzare i suoi processi.

Una banca di organi congelati potrebbe aiutare a risolvere alcuni degli ostacoli più banali (ma molto reali) al trapianto. Ad esempio, donatori e riceventi a volte hanno diversi sistemi immunitari. È molto più che i loro gruppi sanguigni – prima di un trapianto, i medici devono vedere quanti dei sei antigeni rilevanti (le molecole che possono far scattare il sistema immunitario nel rigetto di un organo) si combinano bene. Con una banca di organi congelati pronti, i medici sarebbero in grado non solo di salvare più vite con trapianti di organi, ma potrebbero anche confrontare più attentamente gli organi e i riceventi donati per evitare il rigetto perché una migliore corrispondenza potrebbe essere prontamente disponibile nel congelatore. La società prevede di condurre il suo primo trapianto di suino nel 2019, che spera possa andare abbastanza bene per convincere la FDA ad autorizzare un processo umano nel 2020. Da lì, ci vorranno cinque o sette anni per l’approvazione federale.