Abstract

Questo programma di ricerca mira a ripristinare la funzionalità biliare mediante la creazione di impianti ingegnerizzati in laboratorio per diversi segmenti dell’albero biliare, a partire dal coledoco (CBD)—il tratto distale del dotto biliare extraepatico che collega il fegato al duodeno. La necessità clinica di un CBD artificiale nasce da diverse colangiopatie—tra cui atresia biliare, colangiocarcinoma distale, cisti coledociche e, in particolare, lesioni iatrogene conseguenti a trapianto di fegato o altri interventi nell’addome superiore—che spesso causano stenosi progressive, infiammazione e, infine, insufficienza epatica. I trattamenti convenzionali per le stenosi, come gli stent in plastica, richiedono sostituzioni frequenti, mentre gli stent metallici autoespandibili—nonostante una maggiore pervietà—presentano rischi di migrazione e crescita tissutale attraverso le maglie dello stent. Gli scaffold biodegradabili rappresentano un’alternativa promettente grazie alla loro degradazione naturale in vivo; tuttavia, nonostante gli sforzi di ricerca, nessun dotto biliare biodegradabile bioingegnerizzato ha ancora raggiunto la clinica. Ciò è dovuto principalmente alle difficoltà nel sincronizzare la degradazione dello scaffold con la rigenerazione tissutale, garantire adeguata biocompatibilità e proprietà meccaniche, e selezionare fonti cellulari appropriate.

Per rispondere a questa esigenza clinica, abbiamo sviluppato un nuovo scaffold tubulare multifasico che imita fedelmente dimensioni e funzione del CBD umano. Composto da due biomateriali biocompatibili e seminato con cellule epiteliali biliari, il costrutto dimostra eccellente omogeneità, stabilità, resistenza meccanica, suturabilità e tenuta. La sua capacità di trasportare e modificare gli acidi biliari ne evidenzia la maturità funzionale e l’idoneità per applicazioni in vivo. I saggi ex vivo con sangue umano sullo scaffold acellulare hanno rivelato un profilo immunitario favorevole, con infiammazione limitata e rilascio prolungato di fattore di crescita epidermico, supportando il suo potenziale rigenerativo. Questa innovazione—attualmente protetta da una domanda di brevetto—rappresenta un significativo progresso nella riparazione bioingegnerizzata del dotto biliare.

Il lavoro in corso si concentra sul potenziamento della componente epiteliale biliare e sull’integrazione di ulteriori tipi cellulari per migliorare la rilevanza fisiologica. In particolare, stiamo sviluppando organoidi biliari composti da cellule epiteliali biliari, stromali mesenchimali ed endoteliali come fonte cellulare avanzata per lo scaffold.

Impatto:

La creazione di un CBD bioartificiale segna un importante passo avanti nel trattamento delle colangiopatie che richiedono la sostituzione di questo segmento. Integrando biomateriali biodegradabili con una componente cellulare biologicamente attiva e valutando rigorosamente il costrutto in modelli preclinici, il nostro approccio supera le principali limitazioni delle strategie precedenti. Questo lavoro non solo apre la strada alla traduzione clinica, ma stabilisce anche una piattaforma versatile per l’ingegnerizzazione di altri segmenti dell’albero biliare, offrendo potenzialmente soluzioni a lungo termine per i pazienti con malattie biliari complesse.

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