I Sostituti del Sangue: un farmaco biotecnologico per patologie da ipo-ossigenazione

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La trasfusione del sangue intero è la normale terapia in condizioni di emergenza, interventi chirurgici e patologie, che implicano perdita di sangue o insufficiente apporto di ossigeno ad organi e tessuti. L’uso del sangue intero comporta problemi pratici e sanitari, quali la necessità di tipizzazione, disponibilità di donatori sani, refrigerazione per la conservazione, e possibile presenza di agenti infettivi, quali i virus dell’epatite e HIV. Recentemente, sono apparsi lavori scientifici che segnalano potenziali rischi associati alle trasfusioni dovuti all’invecchiamento dei globuli rossi e alle associate modificazioni biochimiche e reologiche.




Il fabbisogno di sangue in Europa è in forte crescita, mentre l’approvvigionamento attraverso le donazioni aumenta molto lentamente. Solamente 26 dei 52 paesi europei appartenenti all’Organizzazione Mondiale della Sanità (WHO) hanno programmi per la donazione volontaria di sangue. Progressi sono stati fatti, ma in più di venti nazioni europee la principale fonte di sangue sono i parenti e gli amici e non esistono organismi deputati alla raccolta del sangue. Questo squilibrio tra domanda e offerta di sangue diventa drammatico a livello del Terzo Mondo dove donatori sani, non affetti da malattie infettive, quali l’AIDS, sono rari, e le procedure di donazione e di controllo del sangue sono limitate.  Questa costante precarietà, lo sviluppo di malattie virali negli anni 80 e la necessità di fornire sangue in varie situazioni, quali l’emergenza – incidenti e campi di battaglia-, rifiuto delle trasfusioni per motivi religiosi, immuno-reattività per ogni tipo di gruppo sanguigno, hanno spinto i ricercatori a individuare prodotti idonei a sostituire il sangue.  Per capire le strategie perseguite, bisogna ricordare quali sono le principali esigenze biologiche soddisfatte dal sangue: il trasporto di ossigeno dai polmoni ai tessuti e di anidride carbonica dai tessuti ai polmoni, e il mantenimento della pressione sanguigna.  Risposte alla seconda esigenza sono state sviluppate mediante l’utilizzo di soluzioni fisiologiche contenenti sali, proteine e carboidrati. Notevolmente più difficile si è dimostrata la ricerca per dare una risposta alla prima esigenza.  Infatti, il sangue svolge questa funzione mediante l’emoglobina contenuta nei globuli rossi.  L’emoglobina è una proteina che risponde alle richieste di ossigeno dell’organismo utilizzando delicati meccanismi di regolazione.  Da oltre 30 anni  si stanno svolgendo ricerche che mirano a sviluppare molecole che siano in grado di svolgere le stesse funzioni dell’emoglobina. Due sono le strade percorse: la prima è quella di utilizzare fluidi contenenti composti che possano sciogliere ossigeno nel plasma, e la seconda, molto più promettente, quella di costruire un trasportatore di ossigeno simile all’emoglobina, in grado di operare direttamente nel plasma, al di fuori dei globuli rossi o contenuto in globuli rossi artificiali. Questi trasportatori sono costituiti da emoglobine opportunamente modificate, ottenute con metodi chimici, biochimici e biotecnologici. Quindi, la ricerca di un sostituto del sangue umano a base emoglobinica si pone come obiettivo la preparazione di un prodotto, esente da agenti infettivi e tossici, che abbia una stabilità alla conservazione migliore del sangue, una emivita abbastanza lunga da renderlo utile per trasfusioni in condizioni d’emergenza, la capacità di trasportare l’ossigeno ai tessuti e di espandere il volume del sangue. Il ruolo, l’efficacia e la tossicità dei sostituti del sangue sono stati definiti e sono stati individuate molecole proteiche promettenti. Alcuni di questi sostituti del sangue sono già utilizzati in Sud Africa e sono in fase di sperimentazione clinica in Europa, negli Stati Uniti, in Giappone e in Cina. Tuutavia, un recente convegno organizzato dalla FDA e una meta-analisi degli studi clinici condotti utilizzando i sostituti del sangue attualmente in fase di sviluppo, hanno evidenziato elevati rischi per la salute nell’uso dei sostituti del sangue. Per superare queste difficoltà e per comprendere le cause degli effetti avversi, il mio gruppo di ricerca, in collaborazione con università americane e italiane, sta svolgendo ricerche per lo sviluppo di sostituti del sangue umano a base emoglobinica di nuova generazione: i. Emoglobine umane modificate chimicamente e selettivamente con glicole polietilenico; ii. Polimeri di emoglobine ibride costituite da catene alfa umana e beta bovina, e di polimeri di mioglobina, prodotte mediante ingegneria proteica, e coniugate con glicole polietilenico. Alcune di queste ricerche sono state condotte nell’ambito di un progetto della Unione Europea, comprendente 12 gruppi di ricerca, tra cui uno che fa capo all’Università di Parma. Un convegno internazionale è stato tenuto nel settembre 2006 presso l’Università di Parma e il XII convegno Internazionale sui sostituti del sangue è programmato per agosto 2009 a Parma.  Al convegno parteciperanno scienziati provenienti da tutto il mondo, rappresentanti dell’Organizzazione Mondiale della Sanità, dell’Istituto Superiore di Sanità, dell’AVIS nazionale a testimonianza dell’attenzione del mondo del volontariato a queste tematiche.  Infatti, l’obiettivo per tutti è salvare vite umane che viene perseguito sia attraverso la donazione di sangue che l’impegno scientifico.

 

 

       Andrea Mozzarelli (Docente di Biochimica – Facoltà di Farmacia)

 

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