Faccia a faccia con la ricerca pediatrica

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Nell’ambito della ricerca scientifica d’eccellenza, diamo sostegno anche ai progetti che mirano a preservare la salute dei pazienti più piccoli. Come questo, focalizzato su una malattia congenita

Dal quinto piano dell’istituto di Ricerca Pediatrica Città della Speranza di Padova si vede molto lontano. Non ci riferiamo tanto al panorama esterno, quanto a quel che accade all’interno dei laboratori che trovano spazio in questo edificio dalla forma immaginifica: firmata Paolo Portoghesi, rappresenta l’elica del Dna cellulare, l’origine stessa della vita.

In questa torre di nove piani dedicata esclusivamente alle attività di ricerca nel campo delle patologie pediatriche, incontriamo Piero Pavan, docente di Biomeccanica nel Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università di Padova, e Martina Piccoli, responsabile del Laboratorio di ingegneria tissutale dell’Istituto stesso. Sono i coordinatori del progetto “Skeletal muscle Tissue Engineering via Decellularized matrices for Congenital Diaphragmatic Hernia repair”, avviato nel 2017 con il sostegno del nostro bando Ricerca Pediatrica.

BANDO RICERCA PEDIATRICA

Rivolto a ricercatori strutturati a tempo determinato o indeterminato presso l’Università di Padova o altri enti di ricerca italiani o stranieri che intendano svolgere progetti con potenziali ricadute sulle patologie pediatriche all’interno dell’Istituto di Ricerca Pediatrica Città della Speranza, il bando ha l’obiettivo di stimolare l’attività scientifica di eccellenza di gruppi di ricerca attivi nel campo delle patologie dell’infanzia, e al tempo stesso valorizzare la professionalità e le competenze dei ricercatori meritevoli, favorendo anche il rientro di quelli che operano all’estero.

Un progetto come bio comanda

L’ernia diaframmatica congenita è un’anomalia caratterizzata dal passaggio di organi dalla cavità addominale nel torace, a causa di un difetto del diaframma.
Come ci spiega la ricercatrice, «il muscolo diaframmatico, che separa la cavità addominale da quella toracica e che fondamentalmente ci permette di respirare, in questo caso non cresce in maniera corretta, lasciando un vero e proprio “buco” a livello del muscolo dal quale gli organi addominali possono risalire nella cavità toracica, andando ad occupare lo spazio dei polmoni».
Le difficoltà che ne conseguono sono evidenti, a cominciare da quelle della stessa respirazione.

L’incidenza della malattia è di un caso ogni 2500-3000 nati, con un tasso di mortalità del 42-68%. Vale a dire che su 25.000 bambini che nascono, 10 manifestano questa patologia, e che di questi 10 almeno 4 sono destinati ad avere una diagnosi severa. Per quanto raro nelle sue manifestazioni, il dato è comunque drammatico nei suoi esiti.

A tutt’oggi gli elementi utilizzati per chiudere il difetto sono dei cerotti di materiale prostetico, cioè delle plastiche. Hanno il vantaggio di essere sempre pronti all’uso e resistenti, ma sono rigidi e, soprattutto, non “crescono”, come invece è naturale per qualsiasi neonato. Di conseguenza, anche a causa del formarsi di nuovi strappi a livello del muscolo diaframmatico, per poter respirare in maniera autonoma e corretta, attualmente i bambini che presentano questa patologia devono subire più interventi. Una via Crucis che potrebbe essere evitata proprio grazie al contributo di questo progetto, che combina le prospettive della biomedicina con quelle della bioingegneria.

L’ingegneria tissutale, la de-cellularizzazione e la carrozza di Cenerentola

L’entusiasmo e la concretezza con cui Martina Piccoli ci illustra la ricerca in atto sono contagiosi. In questa donna minuta e scattante c’è determinazione e passione, serietà e levità insieme: ci dà l’idea che potrebbe affrontare e spiegare qualsiasi cosa. E per il solo fatto che la affronta e la descrive, quella qualsiasi cosa potrebbe anche diventare realtà. Un po’ come la zucca che diventa carrozza, per il solo fatto che nelle vicinanze c’è Cenerentola… Ma torniamo alla realtà dei fatti e alle autorevoli parole della ricercatrice.

«La nostra idea è quella di adottare un approccio di ingegneria tissutale, sostituendo il materiale prostetico con uno di tipo biologico, costruito unendo due fonti principali: le cellule staminali del piccolo paziente e una matrice extracellulare, un’impalcatura che tutti i nostri organi hanno, de-cellularizzata». Ovvero sia? «Prendiamo degli organi donatori, laviamo il tessuto dalle cellule presenti e teniamo solo la struttura del muscolo. Utilizzando questa impalcatura con le cellule staminali del piccolo paziente, li uniamo per ricreare il diaframma e la “toppa” che dovrà essere utilizzata per riparare il difetto con un unico intervento chirurgico».

Detto, fatto? Quasi… Perché per realizzare questa “toppa” servono condizioni corrette e un ambiente controllato. E qui entrano in gioco le competenze del professor Pavan.

Il versante ingegneristico del progetto: dai tecnicismi ai macgyverismi

Sarà per il suo savoir-faire o forse per la sua eleganza very glam. Fatto sta che per semplificare la complessità dell’argomento che ci illustra il docente universitario, ci viene in mente un’equazione di ambito sartoriale: l’ingegneria tissutale sta ai materiali prostetici come l’haute couture sta al prêt-à-porter. Se le cose stanno così, anche l’ambiente in cui si sviluppa questa branca dell’ingegneria biomedica deve essere all’altezza. La maison, in questo caso, è un bioreattore.

Ideato e costruito appositamente, il bioreattore in questione ha due finalità: mantenere le corrette condizioni chimico/fisiche per la generazione del tessuto muscolare, e stimolare in modo fisiologico il diaframma riproducendo gli stimoli naturali, come ad esempio i movimenti respiratori, a cui è sottoposto il muscolo in vivo.

Tra banco motori, pozzetti di stimolo e cappa incubatrice, sistemi idraulici e schede di programmazione, il professore stempera i tecnicismi ricordando che a volte, oltre all’ingegneria, a fare la differenza è il proprio ingegno. Come ad esempio quello che l’ha portato a smontare nottetempo il frigorifero di casa sua per sperimentare la fattibilità di un qualche elemento ancora mancante… “Macgyverismi”, li definisce lui stesso, riferendosi all’eroe solitario della serie televisiva. Scardinando anche così, in una sola battuta, l’immagine stereotipata dell’ingegnere freddo e impassibilmente oggettivo.

Attualmente il progetto è in corso. Il primo anno è servito soprattutto per la necessaria messa a punto della sperimentazione dei macchinari, ed è stato pubblicato un articolo scientifico sulla parte bioingegneristica. Parlare di esiti, dunque, è prematuro. Una cosa, però, è certa: questa malformazione può essere diagnosticata in gravidanza. Il che permette di prelevare le cellule del futuro neonato attraverso l’amniocentesi. Detto questo, se quanto stanno sperimentando in questo laboratorio troverà riscontri positivi nella comunità scientifica e in altri iter di verifica, sarà possibile utilizzare le cellule nei mesi successivi alla diagnosi in funzione della realizzazione della “toppa”. Che sarà pronta già alla data della nascita, permettendo così di risolvere il difetto congenito con un unico intervento chirurgico.

Biologa vs ingegnere

In attesa degli sviluppi futuri, domandiamo ai nostri due interlocutori quanto conta il modello multidisciplinare in simili ambiti di ricerca. E, soprattutto, come riescono a far convivere le rispettive aree di competenza, che hanno modelli operativi e stili cognitivi non propriamente identici?

«Non avere di fronte solo gli “addetti ai lavori” del mio campo mi permette di capire le cose in modo diverso, osservandole più da lontano, senza perdermi in tecnicismi o dettagli» risponde la dottoressa Piccoli. Se la sua visione è quasi olistica, quella del docente è decisamente pragmatica: «Lavorare per obiettivi per me è fondamentale, e in questo caso è preciso e ben definito. E poi», chiosa con sorridente complicità, «io spiego a lei la meccanica, e lei decifra a me la biologia…».

L’incontro è concluso. Nel salutare entrambi, abbiamo una consapevolezza in più: in questo laboratorio un altro mondo è davvero possibile. Per le competenze di alto livello, per l’armonia che si respira, e soprattutto per la capacità da parte di tutta l’équipe di non perdere mai di vista la più importante prospettiva di ogni ricerca scientifica: il lato umano a cui è dedicata.