Lo studio individua un approccio completamente nuovo per il trattamento dell'atresia biliare

L'atresia biliare è la principale causa di fibrosi epatica allo stadio terminale nei bambini e la ragione principale per cui i bambini hanno bisogno di trapianti di fegato. Nonostante molti anni di ricerca in tutto il mondo, gli scienziati non hanno ancora trovato un modo per prevenire la condizione.

Ora, uno studio condotto da esperti di fegato presso il Cincinnati Children's rivela nuovi dettagli sulla malattia che indicano un approccio completamente nuovo per il trattamento. Le scoperte, pubblicato online il 15 agosto 2021, nel diario Epatologia , sono stati resi possibili perché il team è riuscito a far crescere organoidi biliari funzionali da tessuto malato.

"Abbiamo sviluppato questi organoidi senza alcuna manipolazione genetica delle cellule, con cellule che crescono da biopsie epatiche, "dico Pranav Shivakumar, dottorato di ricerca, e Jorge Bezerra, dottore, della Divisione di Gastroenterologia, Epatologia e nutrizione a Cincinnati Children's e autori senior dello studio. "Questo è importante perché siamo stati in grado di studiare il tessuto umano funzionante di bambini piccoli, piuttosto che fare affidamento su campioni cellulari fissi o modelli murini che non imitano completamente la malattia umana".

Osservare un processo patologico in un piatto

Confrontando organoidi malati con altri cresciuti da campioni di fegato sano, i ricercatori hanno rilevato diversi difetti strutturali che si verificano nelle cellule che formano i minuscoli tubi che trasportano gli acidi biliari lontano dal fegato, un aspetto critico del processo di digestione.

Gli organoidi biliari sani formano sfere di cellule strettamente legate che assumono una forma molto simile alle caramelle. Questa forma aiuta le cellule ad orientarsi per sviluppare superfici interne ed esterne con funzioni distinte. L'estremità superiore delle celle punta verso l'interno, con ogni cellula che estende un ciglio simile a un capello nel centro della sfera. Le estremità inferiori più larghe delle cellule formano uno strato esterno protettivo.

Però, le cellule negli organoidi malati formavano rivestimenti disorganizzati. Alcune cellule sono state capovolte in modo che le loro ciglia fossero rivolte verso l'esterno. Nel frattempo, invece di stretti legami a prova di perdite tra le celle, il rivestimento mostrava spazi irregolari tra le celle che consentivano l'ingresso di materiali esterni.

Il rivestimento di queste cellule epiteliali forma il dotto biliare che consente il normale flusso della bile dal fegato all'intestino e impedisce che le pareti del dotto biliare vengano danneggiate dagli acidi biliari che trasportano. Se il rivestimento non è stretto, permette agli acidi biliari e ad altri substrati di fuoriuscire nella parete del dotto che irrita le cellule e porta all'infiammazione che distrugge il sistema biliare. Quando questo accade, il fegato sviluppa fibrosi e può progredire fino all'insufficienza epatica nei bambini".

Jorge Bezerra, dottore, Divisione di Gastroenterologia, Epatologia e nutrizione al Cincinnati Children's

Il salvataggio dei condotti difettosi sembra possibile

Mostrare il problema della permeabilità è stato di per sé un passo avanti, reso possibile solo attraverso lo studio degli organoidi funzionanti. Negli umani, questo malfunzionamento comincerebbe presto nello sviluppo fetale, molto prima che qualsiasi campione di tessuto potesse essere raccolto per rilevare la scarsa formazione del dotto.

Studiando gli organoidi, i ricercatori hanno rilevato differenze di segnalazione cellulare tra organoidi sani e malati che potrebbero essere la causa di anormali nella formazione di organoidi biliari. Questi segnali erano correlati al fattore di crescita dei fibroblasti-2 (FGF2) e al fattore di crescita epidermico (EGF).

"Quando abbiamo riattivato questi percorsi, abbiamo visto che molte più cellule negli organoidi malati si sono sviluppate correttamente. Gli organoidi trattati non erano perfetti, ma erano molto più vicini alla normalità, il che suggerisce che potrebbero essere in grado di supportare un'adeguata funzione epatica, "Dice Shivakumar.

Se trattati con EGF e FGF2, gli organoidi dell'atresia biliare hanno mostrato una migliore polarità, diminuzione della permeabilità e biomarcatori espressi che indicano una funzione quasi normale, i rapporti di studio.

Il team di ricerca che ha ottenuto questo successo include il primo autore Surya Amarachintha, dottorato di ricerca, e autore corrispondente Pranavkumar Shivakumar, MPharm, dottorato di ricerca, entrambi da Cincinnati Children's. Il team ha anche collaborato con i colleghi del primo ospedale affiliato e del terzo ospedale affiliato della Sun Yat-Sen University, Canton, Cina.

Prossimi passi

Sono necessari molti altri passaggi per trasferire questa scoperta del piatto di laboratorio al trattamento, dice Bezerra.

• I ricercatori hanno iniziato a lavorare per confermare che i bambini con atresia biliare mostrano anche percorsi FGF2 ed EGF down-regolati.
• Il team deve anche determinare se esistono farmaci esistenti che attivano FGF2 ed EGF, in particolare nelle vie biliari, anche questo sarebbe sicuro per i bambini. Altrimenti, forse si potrebbe sviluppare un nuovo farmaco.
• In definitiva, qualsiasi potenziale trattamento richiederebbe una sperimentazione clinica per determinare se il trattamento modifica i risultati, come sopprimere drasticamente la fibrosi progressiva con l'obiettivo di evitare un trapianto di fegato.

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