Il trapianto di organi è una procedura salvavita per molti pazienti con insufficienza d’organo allo stadio terminale, tuttavia, la domanda di organi da donare supera di gran lunga l’offerta, con conseguenti lunghe liste d’attesa e alti tassi di mortalità.
La conservazione degli organi del donatore fino a quando non si trova un ricevente adatto è una delle sfide principali nel trapianto di organi. L’attuale standard clinico per la conservazione degli organi è quella a freddo nel ghiaccio, consente di conservare i cuori per non più di 4-8 ore e i reni per 24-36 ore prima del trapianto. Ciò limita la distribuzione geografica degli organi e il tempo disponibile per l’abbinamento, la valutazione e il trasporto degli organi.
La crioconservazione avviene nell’intervallo di temperature dai -80 ai -196 °C. Organi e tessuti sono frequentemente oggetto di stoccaggio ipotermico, le singole cellule invece sono più comunemente crioconservate.
La crioconservazione degli organi, che prevede il congelamento e la conservazione degli organi a temperature molto basse (inferiori a -100°C), potenzialmente potrebbe superare queste limitazioni e rivoluzionare il campo della medicina dei trapianti. La crioconservazione potrebbe consentire la conservazione a lungo termine degli organi per settimane, mesi o addirittura anni, ampliando così il pool di donatori e migliorando la qualità e la disponibilità degli organi. La crioconservazione potrebbe anche facilitare la banca degli organi, che potrebbe consentire lo screening immunologico pre-trapianto e la modifica genetica degli organi per ridurre il rigetto e migliorare la funzione.
La crioconservazione degli organi tuttavia non è ancora una realtà clinica, poiché deve affrontare diverse sfide tecniche. I principali ostacoli sono la formazione di ghiaccio e la tossicità dei crioprotettori. I cristalli di ghiaccio possono danneggiare le cellule e i tessuti dell’organo durante il congelamento e lo scongelamento, con conseguente perdita di vitalità e funzione. I crioprotettori sono sostanze in grado di ridurre la formazione di ghiaccio e di proteggere le cellule dal congelamento, ma possono anche essere tossici per le cellule a concentrazioni elevate o in caso di esposizione prolungata. Pertanto, trovare la combinazione ottimale di crioprotettori, velocità di raffreddamento, velocità di riscaldamento e temperature di conservazione è fondamentale per il successo della crioconservazione degli organi.
I recenti progressi della criobiologia e dell’ingegneria hanno mostrato risultati promettenti nel superare alcune di queste sfide, ad esempio, una nuova tecnica chiamata vitrificazione può prevenire la formazione di ghiaccio utilizzando concentrazioni molto elevate di crioprotettori e velocità di raffreddamento ultrarapido, ottenendo uno stato simile al vetro dell’organo. La vitrificazione è stata applicata con successo alla conservazione di piccoli organi o tessuti, come ovaie, testicoli, vasi sanguigni e cornee. Tuttavia, l’estensione della vitrificazione a organi più grandi, come reni, cuori e fegati, è ancora difficile a causa del rischio di rottura e di riscaldamento non uniforme.
La perfusione meccanica normotermica (NMP) è un’altra tecnica promettente, prevede il pompaggio continuo di sangue ossigenato o di una soluzione simile al sangue attraverso l’organo alla normale temperatura corporea. La NMP può migliorare la qualità e la funzione dell’organo fornendo nutrienti, ossigeno e farmaci all’organo durante la conservazione. La NMP può anche essere combinata con la crioconservazione per ridurre la tossicità dei crioprotettori e migliorare il riscaldamento degli organi.
Il recente studio pubblicato nella rivista Nature Communications ha dimostrato che i reni di ratto potevano essere vetrificati, riscaldati e trapiantati con successo dopo essere stati perfusi con una soluzione crioprotettrice prima del congelamento e una soluzione simile al sangue dopo lo scongelamento. È stata la prima volta che un organo di mammifero con funzioni vitali è stato trapiantato con successo dopo essere stato riscaldato da temperature criogeniche.
La crioconservazione degli organi è ancora un campo in via di sviluppo che richiede ulteriori ricerche e innovazioni, tuttavia, ha un grande potenziale per trasformare la medicina dei trapianti e in futuro salvare milioni di vite.
