Un dispositivo delle dimensioni di una lattina di soda può aiutare a guadagnare tempo per le persone che hanno bisogno di un trapianto di polmone.
Le persone che hanno bisogno di un trapianto di polmone possono solo aspettare e sperare che si materializzi in tempo un organo da donare. Ma troppo spesso il tempo stringe.
In risposta alla carenza critica di organi da donare negli Stati Uniti, i ricercatori si sono impegnati a sviluppare organi artificiali che fungessero da "ponte" per il trapianto. Uno di questi dispositivi è il BioLung, che potrebbe essere presto testato sulle persone.
Robert Bartlett, medico, chirurgo presso l'University of Michigan Medical Center, dirige la ricerca sul BioLung e la Michigan Critical Care Consultants (MC3), un'azienda di Ann Arbor, Michigan, produce il dispositivo. Bartlett è molto conosciuto in questo campo: A lui si deve l'invenzione dell'attuale generazione di macchine per la respirazione artificiale.
Per otto anni il team di Ann Arbor, con il supporto di scienziati di altre università, ha cercato di inventare un dispositivo in grado di fare ciò che le macchine attuali non possono fare: fornire il 100% del fabbisogno di ossigeno di un paziente utilizzando la potenza di pompaggio del cuore stesso. "Ci sono voluti otto anni di iterazioni per soddisfare i requisiti di progettazione", afferma Scott Merz, presidente di MC3.
Il sistema ora utilizzato negli ospedali è noto come ECMO, o ossigenazione extracorporea a membrana. Le macchine ECMO assumono le funzioni dei polmoni e del cuore, pompando il sangue e scambiando l'anidride carbonica con l'ossigeno all'esterno del corpo. Bartlett afferma che l'ECMO funziona bene per i pazienti che hanno avuto un'insufficienza respiratoria a causa di infezioni, come la polmonite, o di traumi, come l'inalazione di fumo. I pazienti devono rimanere attaccati alla macchina solo per un breve periodo, fino a quando i polmoni non sono guariti a sufficienza per iniziare a respirare normalmente.
Problemi a lungo termine
Sebbene l'ECMO sia un salvavita a breve termine, non va bene per l'uso a lungo termine. Molte persone i cui polmoni sono talmente malandati da necessitare di un trapianto - come i malati di enfisema grave, fibrosi cistica e fibrosi polmonare - non sopravvivono con l'ECMO abbastanza a lungo da poter trovare un donatore di organi.
Per far sì che il sangue si muova attraverso la macchina senza coagulare, i pazienti ricevono un farmaco anticoagulante. L'anticoagulante può causare emorragie. Se si formano coaguli di sangue, questi possono danneggiare il cervello e altri organi vitali. Inoltre, Merz afferma che le pompe meccaniche utilizzate nell'ECMO danneggiano i globuli rossi, le cellule che trasportano l'ossigeno.
Il BioLung, invece, non utilizza una pompa meccanica e il sangue non lascia mai il corpo. Poco più grande di una lattina di soda, viene impiantato nel torace. Il cuore del paziente pompa il sangue nel dispositivo, che è dotato di fibre di plastica cave perforate con fori così piccoli che solo le molecole di gas possono attraversarle. Mentre il sangue filtra attraverso le fibre, l'anidride carbonica fuoriesce dai fori e viene sostituita dall'ossigeno dell'aria circostante. Il sangue può quindi tornare direttamente al cuore per essere pompato nel resto del corpo, oppure può fare un giro attraverso i polmoni del paziente.
Ci sono vantaggi e svantaggi in entrambi i casi: Il passaggio del sangue attraverso i polmoni può aiutare a filtrare i coaguli di sangue, perché i polmoni hanno una capacità naturale di farlo. Inoltre, il nuovo apporto di ossigeno al tessuto polmonare può favorirne la guarigione. Ma questo comporta un carico maggiore per il cuore, aumentando il rischio di insufficienza cardiaca. Inviando invece il sangue direttamente al cuore, è possibile che il polmone artificiale e i polmoni naturali condividano la respirazione. Ma questo potrebbe consentire l'ingresso di coaguli nel flusso sanguigno.
Il BioLung non è destinato a sostituire per tutta la vita i polmoni malati. Nel migliore dei casi, i ricercatori sperano di guadagnare tempo per coloro che sono in attesa di un trapianto e di permettere loro di vivere una vita relativamente normale nell'attesa, piuttosto che essere legati a una pesante unità di supporto vitale.
Sperimentazioni cliniche
Dopo quasi un decennio al tavolo da disegno, "stiamo valutando quelle che consideriamo le modifiche finali al progetto", afferma Merz. Gli studi clinici potrebbero iniziare tra uno o due anni. Il National Institutes of Health ha recentemente concesso a Bartlett 4,8 milioni di dollari per continuare la ricerca.
I primi studi sugli animali sono stati promettenti. Nell'ultimo studio, il ricercatore dell'Università del Texas Joseph Zwischenberger, MD, ha provato BioLung su pecore i cui polmoni erano stati gravemente ustionati dall'inalazione di fumo. Sei delle otto pecore sottoposte a BioLung sono sopravvissute per cinque giorni, mentre solo una delle sei pecore sottoposte a una macchina respiratoria esterna è sopravvissuta così a lungo.
Nel frattempo, Bartlett ha sondato il terreno in vista di futuri esperimenti sull'uomo. "Volevamo vedere cosa pensavano i centri di trapianto", dice. Così ha inviato loro un sondaggio.
Il sondaggio è stato completato da trentuno centri di trapianto, responsabili del 72% di tutti i trapianti di polmone effettuati negli Stati Uniti nel 1999. La maggior parte di essi ha dichiarato di voler vedere il BioLung studiato su meno di 25 animali per 30 giorni prima di iniziare a testare il dispositivo sull'uomo. Quasi tutti hanno dichiarato che sosterrebbero e parteciperebbero a una sperimentazione clinica.
"La FDA avrebbe l'ultima parola", afferma Bartlett. "Questo è solo un inizio".
Uno studio di un mese su due dozzine di animali può sembrare affrettato, ma la situazione è grave. L'anno scorso, 1.054 persone hanno ricevuto un trapianto di polmone, ma 477 sono morte in lista d'attesa. Ad agosto di quest'anno, 3.797 persone erano ancora in attesa di essere abbinate a un donatore.
La maggior parte dei centri di trapianto che hanno risposto al sondaggio di Bartlett ha affermato che il dispositivo dovrebbe essere testato prima su persone con fibrosi polmonare idiopatica (che significa "di causa sconosciuta"). Tra i pazienti più malati, pochi sopravvivono più di tre mesi.
