[2023 "Concorso per la creazione di stelle giovanili per la divulgazione scientifica in Cina"] Nuovo cuore · Fiducia

Le opere vincitrici del "Concorso per la creazione di stelle di divulgazione scientifica cinese" del 2023 sono: Xiang Xin, Lin Yuhan, Guan Xin, Chen Yijia, Long Huan, Zeng Yongwei, Zhang Caini

Quando i pazienti devono sottoporsi a un intervento di trapianto cardiaco, la funzionalità cardiaca è spesso molto scarsa e, nella maggior parte dei casi, il problema riguarda il miocardio del paziente stesso. Il cuore è come il motore del corpo umano. Quando il motore presenta piccoli problemi, possiamo mantenerlo in funzione utilizzando l'olio motore o effettuando piccole riparazioni. Tuttavia, quando il motore è gravemente danneggiato e non può essere riparato, anzi potrebbe spegnersi in qualsiasi momento, possiamo solo sostituirlo. Lo stesso vale per il trapianto di cuore. Quando la malattia cardiaca è così grave da non poter essere curata né con i farmaci né con la chirurgia generale, l'unica soluzione è il trapianto di cuore.

Le prime descrizioni del trapianto di organi risalgono ai miti dell'antica Grecia, Roma, Cina e India, che includono trapianti di ossa, pelle, denti, arti e cuore. A partire dal XVI secolo, molti esperti medici provenienti da diversi paesi e settori hanno tentato di eseguire operazioni di trapianto di organi. Furono le esperienze di questi predecessori a gettare le basi affinché il chirurgo cardiaco sudafricano Barnard completasse con successo il primo trapianto di cuore nella storia dell'umanità nel 1967. Sebbene il paziente sopravvisse solo per 18 giorni dopo l'operazione, aprì la porta al trapianto di cuore per l'umanità. Secondo le statistiche, ogni anno nel mondo vengono eseguiti circa 6.000 trapianti di cuore. Nel 2019 nel mio Paese sono stati eseguiti 658 trapianti di cuore. Nel mio Paese, il tasso di successo degli interventi di trapianto cardiaco supera il 95% e il tasso di sopravvivenza ospedaliera ha superato il 90%. Nel mio Paese il trapianto di cuore ha fatto grandi progressi sia in termini di quantità che di qualità.

Il cuore dal punto di vista medico. Immagine da Internet

La sensazione più evidente che i pazienti sperimentano dopo un trapianto di cuore è un netto miglioramento dei sintomi e un sostanziale miglioramento della qualità della vita. Tuttavia, poiché i farmaci antirigetto sopprimono inevitabilmente il sistema immunitario del paziente, è necessario che questi mantenga il più possibile l'igiene nella loro vita quotidiana dopo l'intervento, lavandosi spesso le mani e disinfettandole più spesso per ridurre al minimo il rischio di infezioni. Inoltre, dopo l'operazione, è necessario mantenere uno stile di vita sano, tenere sotto controllo la pressione sanguigna, la glicemia e i lipidi nel sangue, mantenere un programma di lavoro e di riposo regolare, seguire una dieta ragionevole, assumere i farmaci in orario e ridurre il più possibile il carico sul cuore.

Naturalmente, al momento il trapianto di cuore presenta inevitabili difficoltà. Sebbene il numero di donazioni di organi dopo la morte di cittadini cinesi sia aumentato di anno in anno e attualmente sia al primo posto in Asia e al secondo nel mondo, il divario nella fonte di donatori di cuore è ancora enorme e l'offerta di donatori di cuore supera la domanda. Questo è anche uno dei problemi che attualmente affliggono i trapianti di cuore. Inoltre, dopo un trapianto di cuore è inevitabile la reazione di rigetto dell'organismo. Dopotutto, non è un cuore nativo e non può adattarsi al corpo come il cuore originale. Le reazioni di rifiuto si verificheranno in misura maggiore o minore. Se la reazione di rigetto è grave, l'infiammazione danneggerà altri organi e il paziente dovrà assumere farmaci antirigetto per lungo tempo. Anche i costi successivi potrebbero risultare insostenibili per alcune famiglie.

Ora che sappiamo cos'è il trapianto di cuore, non è difficile capire cos'è lo xenotrapianto. Questo metodo prevede il trapianto del cuore di una specie in un'altra specie. Rispetto al trapianto omologo, lo xenotrapianto sembra risolvere il problema della carenza di organi per il trapianto, ma ci sono maggiori differenze tra le diverse specie e anche la reazione di rigetto è più forte. Pertanto, la scelta della fonte dell'innesto è fondamentale.

I primi animali che vengono in mente sono i nostri parenti primati più prossimi: scimpanzé, scimmie e così via. Tuttavia, i primati non sono diventati la scelta migliore per lo xenotrapianto a causa del loro numero esiguo, della difficoltà di riproduzione, dei prezzi elevati, delle piccole dimensioni degli organi e delle potenziali controversie etiche. Poiché non possiamo fare affidamento sul "Grande Fratello", dobbiamo sacrificare il nostro "Secondo Fratello" Zhu Bajie. Sebbene i maiali e gli esseri umani abbiano un aspetto molto diverso, la struttura e le dimensioni del cuore del maiale sono più o meno simili a quelle degli esseri umani. La distanza evolutiva tra maiali ed esseri umani è perfetta e i virus presenti nei tessuti suini difficilmente possono causare infezioni negli esseri umani. Inoltre, i maiali sono facili da allevare e riprodurre su larga scala. Diversi fattori hanno fatto sì che gli scienziati nutrissero una particolare predilezione per i maiali. Finora è stato raggiunto un consenso internazionale sul fatto che i suini siano la scelta migliore per lo xenotrapianto.

Il 7 gennaio 2022, David Bennett, un paziente di 57 anni con cardiopatia avanzata, ha ricevuto un trapianto di cuore di maiale. Fu anche il primo paziente della storia a ricevere un trapianto di cuore di maiale. Questo maiale donatore non è affatto semplice. Nel suo genoma sono presenti 10 modifiche genetiche. Inoltre, il team di cura ha utilizzato anche un nuovo farmaco sperimentale antirigetto. Purtroppo, questa operazione rivoluzionaria si concluse temporaneamente due mesi dopo, con la morte di Bennett.

Da quando è nata l'idea di ricorrere allo xenotrapianto, gli scienziati hanno dovuto affrontare due difficoltà: come superare la reazione di rigetto? Come mantenere gli organi in dimensioni adatte agli esseri umani? Con lo sviluppo della scienza e della tecnologia, gli scienziati hanno trovato alcune risposte utilizzando la tecnologia di editing genetico: hanno eliminato tre geni suini che causerebbero rapidamente il rigetto di organi e un gene che regola la crescita, e hanno aggiunto sei geni del genoma umano per migliorare la tolleranza del cuore di maiale al sistema immunitario umano.

L’editing genetico è un “coltello affilato” che sembra invincibile. Ma “tagliare il nodo gordiano” può davvero risolvere tutti i problemi? In realtà la situazione reale è molto più complicata.

Prendiamo ad esempio l'ormone della crescita. Oltre a regolare la crescita, l'ormone della crescita ha anche un impatto importante sul mantenimento della normale morfologia e funzionalità del cuore umano. Per non parlare del fatto che se un bambino avesse bisogno di un trapianto, esiste un modo per far crescere il cuore del maiale solo fino alle dimensioni di cui abbiamo bisogno? La comparsa dei maialini nani ci ha dato speranza.

Inoltre, le infezioni virali continuano a rappresentare un serio problema nel trapianto di cuore suino. Sebbene i ricercatori stiano lavorando per trovare metodi di ingegneria genetica per creare maiali che non trasmettano retrovirus, il settore deve ancora affrontare enormi sfide. L'infezione virale è diventata una delle principali cause di fallimento degli xenotrapianti, il che significa che c'è ancora molta strada da fare e che sono necessarie ricerche e sviluppi più approfonditi per risolvere completamente questo problema. Sebbene tecnologie come l'editing genetico ci abbiano portato qualche speranza, sono ancora necessarie ulteriori ricerche e sviluppi per ottenere risultati positivi nello xenotrapianto. Dobbiamo concentrarci sulla lotta alle infezioni virali per garantire che lo xenotrapianto possa diventare un'opzione terapeutica più sicura ed efficace in futuro.

I medici della facoltà di medicina dell'Università del Maryland stanno eseguendo un trapianto di cuore su un maiale. Immagine da Internet

Tuttavia, attendere un cuore idoneo per il trapianto è un processo lungo. Oltre a soddisfare i requisiti relativi alle dimensioni e al gruppo sanguigno, è anche necessario prevenire infezioni al donatore. Quindi, a parte i cuori allogenici, ci sono altri modi per allentare le rigide restrizioni sui donatori? L'avvento della tecnologia di stampa 3D fornisce alcuni spunti per rispondere a questa domanda.

Nel 2019, i ricercatori dell'Università di Tel Aviv in Israele hanno creato il primo cuore stampato in 3D al mondo, dotato di cellule e vasi sanguigni. Per prima cosa, i ricercatori hanno raccolto il tessuto adiposo dei pazienti, separandone poi le cellule e le sostanze non cellulari. Le cellule separate sono state poi differenziate in mioblasti e cellule in grado di generare vasi sanguigni e poi mescolate con speciali materiali di stampa per creare un "bioinchiostro" adatto alla stampa 3D. Infine, è stato stampato il tessuto cardiaco adatto al paziente. Poiché i trapianti di cuore stampati in 3D possono creare cuori artificiali che corrispondono al cuore del paziente, possono migliorare il successo e i tassi di sopravvivenza degli interventi chirurgici di trapianto cardiaco. Può anche evitare problemi quali la carenza di donatori di cuore e il rigetto, migliorando così la sopravvivenza dei pazienti e la qualità del recupero.

Rispetto ad altre tecnologie di trapianto tradizionali, la stampa 3D non solo può essere personalizzata in qualsiasi momento, cosicché i pazienti in fin di vita non devono più attendere quella "parte fatale", ma anche perché i materiali necessari per la stampa 3D provengono dai tessuti e dalle cellule del paziente stesso, prevenendo le reazioni di rigetto immunitario causate dai trapianti omologhi e xenologhi. Naturalmente, c'è ancora spazio per ulteriori esplorazioni nell'attuale tecnologia di stampa 3D del cuore, ad esempio su come espandere le cellule per renderle compatibili con il cuore umano. Si ritiene che nella ricerca futura la tecnologia di stampa 3D del cuore possa trovare impiego in ambito clinico.

Cuore stampato in 3D Immagine da Internet

Il trapianto di cuore è una questione urgente per i pazienti che necessitano di un nuovo cuore. Con il continuo sviluppo della scienza e della tecnologia, nuove tecnologie e nuove soluzioni emergono a un flusso infinito. Anche il trapianto di cuore si è evoluto, passando dal trapianto omologo originale allo xenotrapianto e infine al trapianto di cuore stampato in 3D. La nuova tecnologia porta la speranza ai pazienti. Credo che in futuro emergeranno gradualmente altre tecnologie che saranno utili ai pazienti. Entro quel momento, la tecnologia abbatterà le barriere imposte dalle restrizioni relative ai donatori, consentendo a ogni paziente di avere equamente il diritto a una "nuova impronta cardiaca"!