Sensori di impianto rilevano i primi segni di rigetto degli organi nei topi

Un nuovo studio pubblicato sulla rivista Science Advances riferisce che l'impalcatura microporosa funziona come metodo di sorveglianza minimamente invasivo per rilevare il rigetto prima del fallimento dell'innesto in un modello murino.

Questi sensori rappresentano il primo passo verso la creazione di uno strumento in grado di fornire ai medici informazioni tempestive e importanti sul rischio di rigetto di organi nei pazienti sottoposti a trapianto.

Il trapianto di organi è accompagnato da un'immunosoppressione aggressiva per prevenire il rigetto del trapianto. Tuttavia, un'immunosoppressione eccessiva può aumentare il rischio di sviluppare neoplasie e infezioni opportunistiche, mentre un'immunosoppressione insufficiente può causare danni al trapianto.

Tradizionalmente, le biopsie del trapianto vengono eseguite per valutare l'efficacia dell'immunosoppressione. Tuttavia, queste biopsie invasive presentano una variabilità significativa e rappresentano un indicatore ritardato di rigetto. Per rilevare il rigetto prima del fallimento del trapianto, un team di ricercatori dell'Università del Michigan ha utilizzato uno scaffold microporoso che funge da metodo di monitoraggio minimamente invasivo.

Dopo il trapianto di cuore o di pelle nei topi, gli impianti di nicchia accumulano cellule immunitarie innate e adattative e le analisi dell'espressione genica identificano i biomarcatori del rigetto acuto dell'allotrapianto cellulare (ACAR) prima che si manifestino i segni clinici del fallimento dell'innesto.

Gli studi iniziali sono stati condotti con il trasferimento adottivo di cellule T in allotrapianti incompatibili, consentendo di concentrarsi sul rigetto mediato dalle cellule T, seguiti da studi di validazione su animali selvatici. Lo scaffold di nicchia consente il campionamento frequente delle cellule e un pannello di biomarcatori genetici distingue i topi che rigettano gli allotrapianti da quelli con trapianti sani.

"Lo studio del monitoraggio delle risposte immunitarie è diventato interessante grazie all'avvento delle immunoterapie. L'individuazione di una risposta immunitaria indesiderata ha implicazioni mediche significative, perché spesso non si viene a conoscenza di una risposta indesiderata finché un organo non inizia a perdere funzionalità", ha affermato Lonnie Shi, professore di ingegneria biomedica presso l'Università del Michigan e coautore dello studio.

Il nuovo processo inizia con l'impianto di un'impalcatura porosa sottocutanea, dove il tessuto si sviluppa nei pori. Il tessuto in via di sviluppo diventa vascolarizzato. L'effetto netto è che i vasi sanguigni attraversano questo spazio e le cellule immunitarie circolano al loro interno.

Il materiale provoca una risposta da corpo estraneo, che porta al reclutamento di cellule immunitarie. È importante sottolineare che queste cellule presentano un fenotipo tessuto-specifico, non circolante, consentendo ai ricercatori di monitorare le risposte tissutali nel tempo.

"Quando il sistema immunitario viene attivato nel contesto del rigetto del trapianto, è possibile vedere le cellule immunitarie attivate sull'impianto", ha affermato Shi.

La capacità di valutare le risposte immunitarie nei tessuti potrebbe essere un potente strumento per i ricercatori che studiano il sistema immunitario. L'analisi seriale dei trascrittomi cellulari potrebbe rilevare un potenziale rigetto d'organo con una biopsia mininvasiva, anziché con una biopsia per trapianto ad alto rischio.

"La sopravvivenza degli innesti di organi solidi è considerata una delle conquiste più importanti della medicina moderna, ma spesso trascuriamo le terapie aggressive necessarie dopo il trapianto per mantenere sani gli innesti", ha affermato Russell Urie, ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di ingegneria biomedica dell'Università del Michigan.

"Questi sensori impiantabili possono rilevare processi di rigetto in fase molto precoce, il che rappresenta un primo passo verso uno strumento per la cura personalizzata del post-trapianto e per ridurre al minimo le procedure invasive e gli effetti collaterali devastanti che i riceventi di trapianto devono attualmente sopportare", ha aggiunto Uri.

"Ciò sarà particolarmente importante per i bambini e gli adolescenti che hanno ricevuto un trapianto di organi, poiché dovranno sottoporsi a trattamenti e biopsie per diversi decenni e persino a ripetuti trapianti."