Secondo i dati di AVIS, ogni giorno in Italia vengono trasfusi circa 1800 pazienti, mentre negli Stati Uniti le trasfusioni sono circa 15 milioni all’anno. Dati importanti, che fanno capire l’entità di una procedura tuttora basata sulla generosità e sulla salute dei donatori volontari. A oggi infatti non esistono alternative alla donazione per l’approvvigionamento di sangue a fini trasfusionali. La ricerca di alternative è quindi una strada importante per aumentare le possibilità terapeutiche nel trattamento di malattie oncologiche ed ematologiche e di alcune anemie, così come nei servizi di primo soccorso e di emergenza, negli interventi chirurgici e nei trapianti.
Coltivare sangue
Un approccio biotecnologico al problema prevede l’utilizzo di cellule staminali pluripotenti, ottenute da cellule umane adulte riprogrammate per svilupparsi nel tipo cellulare desiderato. In questo modo, una volta stabilite le linee di coltura, è possibile produrre cellule del sangue potenzialmente all’infinito senza la necessità di donazioni. Inoltre la programmazione delle cellule apre il campo anche all’ingegnerizzazione genetica, che può permettere di modificare alcune caratteristiche delle cellule.
Simulare le caratteristiche del midollo osseo, in modo da permettere il differenziamento delle cellule staminali in cellule del sangue, non è però affatto semplice. Inoltre i costi sono attualmente proibitivi: per coltivare un’unità di globuli rossi servono dagli 8000 ai 15000 dollari. Il 90% di questa cifra deriva dal mezzo di coltura e proprio per questo esistono studi volti a ridurre il suo impatto, ad esempio riciclando le componenti più costose, utilizzando ormoni sintetici o identificando nuove molecole che guidino il processo.
Nonostante gli ostacoli, nel 2022 a Kyoto è stata effettuata una trasfusione di piastrine coltivate in una paziente di 55 anni. La produzione ha previsto l’utilizzo di bioreattori contenenti megacariociti, ognuno dei quali è riuscito a produrre circa 100 piastrine, ben tollerate dalla paziente ma soggette a una rimozione dall’organismo più veloce della norma. Nel Regno Unito, invece, è in atto il clinical trial di fase I RESTORE per stabilire la sicurezza e l’efficacia della trasfusione di piccole quantità di globuli rossi coltivati in volontari sani. I risultati sono attesi per la fine del 2024.
Sangue artificiale
Invece di riprodurre la complessità biologica delle cellule, si può provare a produrre un ritrovato che mimi solo alcune delle loro caratteristiche. La produzione di sangue artificiale segue un simile approccio. Una categoria di questi prodotti, che si concentra sul trasporto dell’ossigeno ed è approvata in Russia e Sud Africa e prevista in alcune cure compassionevoli, è quella degli HBOC (hemoglobin-based oxygen carriers), molecole derivate da emoglobina chimicamente modificata. I clinical trials hanno però dimostrato che, oltre ad essere velocemente rimosse dall’organismo, queste molecole possono causare eventi avversi a livello cardiovascolare e renale, motivo per cui si stanno cercando migliorie che permettano il superamento di queste problematiche. Un esempio di HBOC è ErthyroMer, prodotto dal NIH (National Institutes of Health) e dal Dipartimento della Difesa Statunitense.
Anche la formazione di coaguli è una caratteristica delle cellule ematiche che ha stimolato l’attenzione dei ricercatori. Un esempio di imitazione della funzione delle piastrine è SynthoPlate, un liposoma arricchito artificialmente con particolari peptidi. Questo prodotto è stato in grado di far sopravvivere l’80% di un gruppo di maiali con una ferita all’arteria femorale, che sarebbero deceduti senza trattamento, come dimostrato dal controllo. L’efficacia di un simile prodotto è stata dimostrata anche nei topi.
Rispetto alla produzione di cellule del sangue attraverso l’utilizzo di cellule staminali, i costi di queste tecniche sono più bassi e la tecnologia necessaria più semplice. Il preparato può inoltre essere conservato sotto forma di polvere, aumentando la shelf life del prodotto e rendendo stoccaggio e trasporto più semplici. Permangono tuttavia delle difficoltà che rallentano le sperimentazioni nell’uomo.
Funzioni alternative
Il sangue può anche avere funzioni diverse da quelle biologiche. Ad esempio EryDex, della statunitense Quince Therapeutics, è un prodotto che utilizza i globuli rossi del paziente per rilasciare il principio attivo antinfiammatorio dexamethasone. Un clinical trial sta attualmente esplorando il potenziale di EryDex nel trattamento dell’atassia teleangectasia, un tipo di atassia infantile.
Ma i globuli rossi ingegnerizzati possono anche avere funzione di sensori, diventando fluorescenti una volta legati alla molecola di interesse e permettendo quindi di rilevare una determinata malattia con un semplice esame del sangue.
I globuli rossi possono inoltre diventare involucri che nascondono qualcos’altro. Esistono linee di ricerca che puntano ad avvolgere dei microbots con membrane di globulo rosso, in modo da non farli riconoscere come estranei all’interno del flusso sanguigno. In questo modo sono già stati sviluppati dei microbot capaci di rimuovere patogeni dal torrente sanguigno.
Alla ricerca del gruppo O Rh-
Nelle trasfusioni un gruppo sanguigno tra tutti è il più ricercato: il cosiddetto donatore universale. Il gruppo sanguigno O Rh- non porta infatti alcun antigene e può quindi essere accettato da tutti i pazienti, indipendentemente dal gruppo sanguigno posseduto. Il donatore universale è però anche il sangue più raro, motivo per cui è conveniente trovare un modo di ottenerlo artificialmente.
L’ingegnerizzazione dei globuli rossi è senza dubbio una strada, ma alcuni ricercatori della Technical University of Denmark ne hanno trovata anche un’altra. I ricercatori hanno scoperto che una serie di enzimi prodotti dal batterio Akkermansia muciniphila rimuovono gli antigeni dai globuli rossi dei gruppi sanguigni A e B. Il batterio fa parte del microbiota intestinale umano e riesce a strappare zuccheri dalla mucosa intestinale. Essendo gli antigeni proprio degli zuccheri, il microrganismo è quindi capace di rimuoverli dalla superficie del globulo rosso, rendendolo potenzialmente universalmente accettato.
La trasformazione del gruppo B in O è finora riuscita meglio di quella del gruppo A, che è caratterizzato da antigeni più numerosi e complessi. I ricercatori hanno però già depositato un brevetto, a dimostrazione delle prospettive promettenti della tecnologia. La speranza è di iniziare a operare trasfusioni con il sangue universale così ottenuto entro tre anni.
