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Ranieri Cancedda

Ingegneria dei tessuti, biotecnologia che trasforma la chirurgia

Ritratto ed intervista esclusiva

E' il presidente della European Tissue Engineering Society, la società scientifica che riunisce i ricercatori europei attivi nel campo dell'Ingegneria dei tessuti, e uno tra i più importanti ricercatori italiani di questa interessante branca della biotecnologia che, già adesso, sta rivoluzionando la chirurgia tradizionale rispetto a come siamo abituati a conoscerla.

L'Ingegneria dei tessuti si occupa di studiare la rigenerazione in vitro di organi o parti di organi a partire anche da singole cellule umane prelevate dal paziente stesso, permettendo un salto di qualità inimmaginabile alla chirurgia.
Sino ad oggi, infatti, i surrogati di organi e tessuti a disposizione del chirurgo si sono dimostrati, se pure utili, abbastanza insoddisfacenti.
Le protesi meccaniche per gli arti, per quanto perfezionate, possono eseguire solo movimenti ben lontani da quelli dell'arto originario.
La chirurgia ricostruttiva degli organi, poi, è alquanto limitata dal fatto di essere costretta a utilizzare tessuti prelevati sì dal corpo del paziente ma non perfettamente adatti alla funzione dell'organo da sostituire.
Quanto ai trapianti, la scarsità di donatori e i limiti legati al rigetto sono inconvenienti che difficilmente verranno superati con l'entrata in scena degli animali transgenici, modificati geneticamente per ottenere organi compatibili con l'uomo.

L'ingegneria dei tessuti, assomma le conoscenze acquisite dalla biotecnologia riguardo alla possibilità di prelevare cellule dal corpo umano, farle vivere e moltiplicare in coltura per ricostruire tessuti e organi e permettere al chirurgo il loro reimpianto nel corpo del paziente in sostituzione di quelli malati o danneggiati.
In sintesi, si tratta di costruire un'impalcatura che abbia la forma dell'organo da sostituire e sia composta di materiale riassorbibile dall'organismo, su cui seminare le cellule umane che, riproducendosi gradualmente vadano a ricoprirla e a formare il tessuto specifico dell'organo, affinché il chirurgo possa poi reimpiantarla.

Una cosa in realtà ben lontana da qualunque facile fantasia di "pezzi di ricambio usa e getta" o di "uomini bionici", fatta delle difficoltà che incontrano ogni giorno il biologo e il chirurgo nel loro paziente lavoro fatto di piccoli gesti e di piccoli progressi dal grande significato però per la qualità della vita del paziente.
Se infatti gli esperimenti in questo campo sono iniziati più di vent'anni fa solo di recente il livello raggiunto ne ha potuto permettere i primi concreti impieghi in sala operatoria.

Il primo tessuto ottenuto con l'ingegneria tessutale è stato storicamente l'epidermide, perché il più semplice da ricostruire avendo una struttura praticamente bidimensionale anziché tridimensionale come per esempio un vaso sanguineo.
Vent'anni fa l'allora direttore del dipartimento di Biologia cellulare e molecolare dell'Università di Harvard a Boston, Howard Green, partendo da un centimetro quadrato di pelle del paziente, sviluppò un metodo per ottenere in tre o quattro settimane un paio di metri quadrati di epidermide.
Da allora dovettero passare ben dieci anni prima che la tecnologia ideata da Green uscisse dal laboratorio e diventasse un metodo a disposizione dei chirurghi per curare gli ustionati in cui la grande estensione delle ustioni non permette di prelevare pelle da altre parti del corpo per ricoprire le lesioni.

Se numerose sono le tipologie di tessuti alla cui riproduzione stanno lavorando ricercatori e industrie di tutto il mondo specializzate nella produzione di "impalcature" e nella riproduzione dei campioni di tessuto, allo stato attuale l'ingegneria dei tessuti già mette a disposizione dei chirurghi soluzioni per la riproduzione di cute di pazienti ustionati o con ulcere della pelle, e della cartilagine articolare del ginocchio per pazienti che ne hanno subito lesioni.
E in tempi non lunghissimi dovrebbero essere disponibili metodi di coltura di vasi sanguinei per by-pass e di piccole porzioni di osso.

Il fatto che Ranieri Cancedda sia presidente della società scientifica che riunisce i ricercatori europei di questo settore non è un caso isolato. L'Italia vanta infatti oltre a lui un numero significativo di ricercatori di alto livello nel campo dell'ingegneria dei tessuti e una realtà industriale impegnata nella produzione delle "impalcature" su cui far crescere i tessuti, riconosciuta come tra le più importanti in Europa.

Alla ricostruzione di cartilagine e osso lavora proprio Cancedda a Genova dopo essersi per lungo tempo occupato della pelle umana.

Attivo con il suo laboratorio all'interno di un centro per la cura dei tumori (l'IST di Genova), da sempre Cancedda ha mostrato una spiccata sensibilità di clinico per il drammatico bisognio di tessuti da utilizzare nella chirurgia ricostruttiva su questi pazienti spesso "consumati" dalla malattia; facendo crescere le competenze del centro relativamente alla ricostruzione della pelle e di altri epiteli umani come quello del cavo orale, dell'uretra e della cornea e offrendo un fondamentale supporto ai chirurghi impegnati in prima linea nella lotta al cancro.

Oggi il suo lavoro è incentrato nello studio dei meccanismi cellulari e molecolari che controllano il differenziamento cellulare e la formazione dei tessuti delle ossa e delle cartilagini sia durante lo sviluppo embrionale, quando proprio i tessuti "nascono", sia quando a seguito di una lesione nuovi tessuti spontaneamente si formano andando a riparare quelli vecchi.
La comprensione di questi processi è fondamentale per perfezionare le tecniche di coltura di questi tessuti e indirizzare la riproduzione delle cellule prelevate dal paziente, ma anche per favorire, una volta reimpiantati dal chirurgo, i processi del formarsi di nuovi vasi sanguinei che vadano a nutrirli.

Cancedda ha messo a punto un sistema estremamente promettente per far riprodurre cellule del midollo osseo, che contengono i progenitori di tutti i tessuti connettivi, e a preservare la loro capacità di dare origine a osso e cartilagine, impiantandole su "impalcature" microporose di spugna e corallo che si disintegrano man mano che le cellule crescono e lo rimpiazzano.
Sistema che, in parallelo con gli altri in fase di sviluppo nel mondo, sarà alla base della rinnovata chirurgia ossea dei prossimi anni.

Inoltre, sulla base di queste stesse ricerche sta portando avanti anche studi sulla coltivazione in vitro dei tessuti per utilizzarli in sostituzione dei volontari umani negli studi farmacologici finalizzati ad esempio a verificare l'efficacia o la tossicità di un nuovo farmaco.

In parallelo con gli altri ricercatori di tutto il mondo impegnati nell'Ingegneria dei tessuti, gli sforzi di Cancedda e del suo gruppo sono volti a perfezionare la comprensione e la gestione del processo di coltivazione, e dell'individuazione dei materiali più adatti e riassorbibili dall'organismo per le impalcature, per fornire ai chirurghi un'altra tessera del grande mosaico che sta disegnando la rivoluzione delle tecniche operatorie di intervento.

Ranieri Cancedda è nato a Genova nel 1945. Nella stessa città si è laureato in Medicina e Chirurgia nel 1969, dopo essere stato dal 1964 Studente interno del dipartimento di Biochimica.
Dal 1969 al 1971 è stato Assitente sempre presso lo stesso dipartimento e dal 1970 al 1971 Visiting Research Yellow presso il Dipartimento di Ematologia dell'Università nigeriana di Ibadan.

Dal 1972 al 1974, negli Stati Uniti, presso il dipartimento di Microbiologia della facoltà di Medicina della Washington University, ha ricoperto il ruolo di Research Associate.
A cavallo di questa esperienza, nel 1973, e sino al 1980 è stato Assistente al II Istituto di Biochimica della II Facoltà di Medicina dell'Università di Napoli.

Dal 1974 al 1980 è stato professore incaricato di Biologia Generale presso la stessa Università. In questo periodo, tra il 1977 e il 1978 è stato anche Visiting Scientist presso il Roche Institute of Molecular Biology, negli Stati Uniti (New Jersey).

Divenuto Professore Associato di Biologia Generale pressola II facoltà di Medicina dell'Università di Napoli nel 1980, è rimasto in questa sede sino al 1984, ricoprendovi anche negli anni 1983-1984 il ruolo di Direttore del Dipartimento di Biochimica Cellulare e Molecolare.

Dal 1984 è rientrato nella sua città natale, Genova, in qualità di Direttore del Laboratorio di Differenziamento Cellulare dell'Istituto Nazionale per la Ricerca sul Cancro (IST), carica che tutt'ora ricopre.
Presso l'università di Genova ha tenuto dal 1986 al 1994 come Ordinario la cattedra di Biologia Generale e dal 1994 ad oggi quella di Biologia Cellulare.

Parallelamente, dal 1994 ad oggi è stato componente del Consiglio scientifico ristretto del Centro di Biotecnologie Avanzate (CBA) di Genova, Coordinatore del Dipartimento di Biotecnologie in Oncologia dell'Istituto Nazionale per la Ricerca sul Cancro (IST) di Genova, Istituto di cui dal gennaio 2001 è Vice direttore scientifico. E ancora, nell'ambito delle numerose società scientifiche di cui fa parte, dal 1990 al 1992 è stato Presidente della Associazione Italiana di Biologia cellulare e del differenziamento, e dal maggio 2000 ad oggi Presidente della European Tissue Engineering Society.

Biotecnologia: come cambieranno le nostre abitudini secondo Ranieri Cancedda. Intervista realizzata a Genova nell'agosto del 2001

Biotecnologia.it - I prodotti e le possibilità che ogni nuova tecnologia mette a disposizione dell'uomo lentamente, con costanti spostamenti quasi impercettibili, ne modificano le abitudini quotidiane. Questo è il fenomeno per cui anche solo a distanza di pochi decenni le generazioni, le mode e i costumi sembrano essere così differenti.
Le chiedo di immaginare per noi quali nuove abitudini, frutto diretto o indiretto della biotecnologia, quasi impercettibilmente andremo ad apprendere nei prossimi anni, come ridisegneranno il nostro quotidiano modo di "essere uomini", e con quali nuovi problemi ci confronteremo in seguito a queste nuove abitudini.

Cancedda - Limito la mia risposta alle biotecnologie biomediche nel cui ambito svolgo la mia attivita' di ricerca.

Ritengo che in questo settore il futuro sia gia' incominciato.
I progressi della tecnologia biomedica ed il miglioramento delle possibilità terapeutiche hanno esasperato la necessita' dei clinici di disporre sia di tessuti da utilizzare nella chirurgia ricostruttiva in quantità non limitanti, sia di metodologie che, sfruttando le conoscenzedella moderna biologia, consentano la riparazione di estesi danni tessutali.

In particolare la biologia cellulare, la cui più innovativa applicazione consiste nell'ingegneria dei tessuti, ha portato a stabilire un ruolo per molti fattori di crescita nel controllo della proliferazione e del differenziamento di cellule specifiche ed a migliorare le tecniche di coltura "in vitro" in modo da consentire l'espansione selettiva di una precisa popolazione cellulare.

La riparazione di tessuti danneggiati altrimenti difficilmente riparabili o non riparabili puo' essere ottenuta ricostruendo e trapiantando tessuti umani ottenuti prelevando cellule dal paziente, espandendole in coltura e associandole con biomateriali riassorbibili di natura diversa, sia di sintesi che d'origine estrattiva.

I primi tessuti ricostruiti "in vitro" e utilizzati in terapia umana sono stati l'epidermide e gli altri epiteli stratificati.
Attualmente l'attenzione dei ricercatori si e' spostata sulla riparazione della cartilagine e dell'osso per la quale esistono enormi potenzialità.

Altri esempi di terapia cellulare ed ingegneria dei tessuti ancora in fase preliminare, riguardano la riparazione del tessuto muscolare scheletrico e cardiaco, il trapianto di cellule endocrine specifiche, l'espansione delle cellule del midollo osseo per successivo trapianto in pazienti neoplastici dopo trattamenti ablativi, la coltura di cellule endoteliali per il rivestimento di protesi vascolari, l'espansione in vitro di cellule con potenziale neurorigenerativo.

L'associazione di cellule ottenute "ex vivo", e/o di molecole biologicamente attive con materiali diversi ha gia' portato e porterà sempre più alla produzione di una nuova generazione di biomateriali trapiantabili.
Questi nuovi biomateriali possono essere ottenuti ed utilizzati in quantità non limitanti.

Cellule coltivate "ex vivo" vengono utilizzate anche per l'ingegnerizzazione di "organi artificiali ibridi" quali rene, fegato e pancreas "artificiali".

E' facile prevedere che nei prossimi anni queste tecnologie, attualmente disponibili solo a centri altamente specializzati, saranno sempre piu' utilizzate nella comune pratica clinica.

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