I globuli rossi generati in laboratorio da cellule staminali non sostituiranno i donatori, ma aiuteranno chi ha bisogno di trasfusioni regolari, come i pazienti con l’anemia falciforme
Produrre sangue “artificiale” è una sfida che dura ormai da circa trent’anni, inseguita dai ricercatori di tutto il mondo per far fronte alla carenza di donatori e alle esigenze di pazienti con malattie particolari. Dopo anni di insuccessi, nel 2017 i ricercatori dell’università di Bristol e del NHS Blood and Transplant del Regno Unito sono riusciti a generare in vitro una linea di cellule staminali in grado di trasformarsi nei precursori dei globuli rossi. Così è stata poggiata la prima di una serie di pietre che hanno portato ad avviare lo studio clinico di Fase I RESTORE (REcovery and survival of STem cell Originated REd cells), un traguardo storico perché rappresenta la prima trasfusione di globuli rossi “artificiali” in esseri umani.
“I ricercatori hanno trasformato quella che sembrava fantascienza in una rivoluzionaria realtà”, ha commentato Lucy Chappell, amministratore delegato del National Institute for Health Research del Regno Unito. Il sangue prodotto in vitro non sostituirà i donatori ma, a suo modo, sarà rivoluzionario perché permetterà di ridurre il rischio di trasmissione di malattie infettive e di ampliare le risorse disponibili, anche per i Paesi non autosufficienti e per chi presenta gruppi sanguigni rari.
I globuli rossi artificiali sono stati prodotti a partire da cellule staminali ematopoietiche (HSC) donate da volontari sani. Queste cellule possono essere isolate dal midollo osseo, una procedura che comporta anestesia generale o epidurale, o più semplicemente dal sangue periferico con un prelievo venoso (ma 4-5 giorni prima il donatore deve assumere alcuni fattori di crescita per stimolare il midollo a produrre e rilasciare in circolo nuove staminali).
La cellula staminale ematopoietica è una cellula non ancora completamente matura e differenziata, da cui hanno origine tutte le cellule del sangue: i globuli rossi, le cellule del sistema immunitario e le piastrine. Il trapianto di HSC è infatti una terapia standard per il trattamento di varie malattie del sangue, come leucemia, linfomi e mieloma multiplo: il midollo osseo “sano” sostituisce quello malato, fornendo al paziente un nuovo sistema immunitario.
Nel trial RESTORE, i ricercatori hanno isolato dal sangue dei donatori la frazione di cellule staminali che dà origine ai reticolociti, i precursori dei globuli rossi. Le hanno quindi “coltivate” per tre settimane in una soluzione arricchita con nutrienti, citochine e fattori di crescita specifici, che hanno stimolato la loro trasformazione in globuli rossi maturi. Ad oggi, solo i primi due volontari hanno ricevuto una “mini-trasfusione”, con una quantità di sangue pari a 10 ml (circa due cucchiaini da tè). I dati preliminari sono buoni: i volontari non hanno manifestato effetti collaterali. Lo studio prevede il reclutamento di almeno 10 partecipanti, tutti riceveranno due mini-trasfusioni a distanza di 4 mesi: la prima con i globuli rossi “artificiali”, la seconda con globuli rossi normali. Le cellule saranno marcate con una sostanza tracciabile, che permetterà di monitorarle nel sangue del ricevente per almeno 6 mesi dopo l’iniezione.
Uno degli scopi del trial, infatti, è quello di capire quanto tempo permangono i globuli rossi nel corpo del ricevente. Quelli artificiali, secondo i ricercatori, potrebbero avere una durata maggiore, perché sono formati da sole cellule “giovani”. Il sangue di un donatore, invece, è una popolazione mista, che comprende cellule a vari stadi della loro vita. Questo aspetto è fondamentale per i pazienti che si sottopongono a trasfusioni di sangue frequenti e regolari, come ad esempio per chi è affetto da anemia falciforme e da talassemia, emoglobinopatie causate da una mutazione genetica ereditaria. La prima è caratterizzata da una malformazione dell’emoglobina, la proteina che trasporta l’ossigeno nel sangue, e quindi dalla presenza di globuli rossi difettosi a forma di falce: il paziente è costantemente a rischio di un’anemia grave a causa della distruzione dei globuli rossi anomali. Anche la talassemia è caratterizzata da una anemia cronica, a causa della sintesi ridotta o assente di una delle catene polipeptidiche che formano l’emoglobina.
Per entrambe le malattie sono molto promettenti gli studi clinici basati sull’editing genomico, l’anemia falciforme potrebbe rappresentare la prima applicazione clinica di quest’innovativa tecnologia. Ma, ad oggi, il trattamento non è ancora disponibile per i pazienti che hanno, quindi, bisogno di trasfusioni di sangue ogni 15-20 giorni, dalla nascita e per tutta la vita. Trasfusioni che portano al rischio di complicanze legate all’accumulo di ferro in organi come il fegato e il cuore o alla produzione di anticorpi contro gruppi sanguigni minori, che diminuisce la probabilità di trovare un donatore compatibile.
“Questo non vuol dire che i globuli rossi artificiali sostituiranno completamente i donatori, che continueranno a fornire la stragrande maggioranza del sangue”, sottolinea Farruk Shah, Direttore per le trasfusioni del NHS Blood and Transplant. Innanzitutto, perché il processo per realizzare sangue artificiale è complesso e costoso, anche se in futuro, con una produzione su larga scala, i costi potrebbero diminuire. Ma, al momento, sono stati necessari circa 24 litri di liquido di coltura per produrre appena un cucchiaio di globuli rossi. Inizialmente, quindi, il sangue artificiale sarà disponibile solo in piccole quantità e per pochi beneficiari.
Questo studio clinico rappresenta comunque un passo storico verso l’utilizzo di sangue prodotto in laboratorio. Nel prossimo futuro, se la sperimentazione andrà bene, un piccolo numero di pazienti con particolari esigenze trasfusionali potrebbe iniziare a beneficiare di questo innovativo sangue artificiale. E se i globuli rossi creati in laboratorio si confermeranno più forti e duraturi di quelli naturali, i pazienti affetti da anemia falciforme, talassemia o altre patologie del sangue, potranno ridurre il numero di trasfusioni e gli effetti collaterali associati.
