Nina Tandon: Could tissue engineering mean personalized medicine?

Translator: Joseph Geni Reviewer: Morton Bast

Traduttore: Paola B Revisore: Alessandra Tadiotto

I'd like to show you a video of some of the models

Vorrei mostrarvi un video di alcuni modelli

I work with.

con cui lavoro.

They're all the perfect size, and they don't have an ounce of fat.

Sono tutti della taglia perfetta e non hanno un filo di grasso.

Did I mention they're gorgeous?

Vi ho già detto che sono stupendi?

And they're scientific models? (Laughs)

E che sono modelli scientifici? (Risate)

As you might have guessed, I'm a tissue engineer,

Come avrete certamente capito, sono un ingegnere dei tessuti,

and this is a video of some of the beating heart

e questo è un video di una parte del cuore

that I've engineered in the lab.

che ho creato in laboratorio.

And one day we hope that these tissues

E speriamo che un giorno questi tessuti

can serve as replacement parts for the human body.

possano servire come pezzi di ricambio del corpo umano.

But what I'm going to tell you about today

Oggi vi racconterò

is how these tissues make awesome models.

come questi tessuti possono diventare modelli eccezionali.

Well, let's think about the drug screening process for a moment.

Pensiamo al processo di screening farmacologico.

You go from drug formulation, lab testing, animal testing,

Si va dalla formulazione farmaceutica, ai test in laboratorio e a quelli su animali,

and then clinical trials, which you might call human testing,

e infine agli esperimenti clinici, che potremmo chiamare test umani,

before the drugs get to market.

prima della commercializzazione del farmaco.

It costs a lot of money, a lot of time,

È un processo costoso che richiede molto tempo,

and sometimes, even when a drug hits the market,

e, a volte, anche quando un farmaco arriva sul mercato,

it acts in an unpredictable way and actually hurts people.

agisce in modi imprevedibili e può davvero causare danni alle persone.

And the later it fails, the worse the consequences.

E più tardi succede, peggiori saranno le conseguenze.

It all boils down to two issues. One, humans are not rats,

Alla fine tutto si riduce a due fattori. Primo, gli esseri umani non sono topi,

and two, despite our incredible similarities to one another,

e secondo, nonostante le incredibili somiglianze tra di noi,

actually those tiny differences between you and I

quelle minuscole differenze tra voi e me

have huge impacts with how we metabolize drugs

hanno un enorme impatto su come metabolizziamo i farmaci

and how those drugs affect us.

e su come tali farmaci agiscono in noi.

So what if we had better models in the lab

E se disponessimo di modelli migliori in laboratorio

that could not only mimic us better than rats

che non solo possano imitarci meglio dei topi

but also reflect our diversity?

ma che possano anche riflettere le nostre diversità?

Let's see how we can do it with tissue engineering.

Vediamo come possiamo farlo con l’ingegneria tissutale.

One of the key technologies that's really important

Una delle tecnologie chiave, davvero importanti,

is what's called induced pluripotent stem cells.

sono le cellule staminali pluripotenti indotte.

They were developed in Japan pretty recently.

Sono state sviluppate in Giappone di recente.

Okay, induced pluripotent stem cells.

Bene, le cellule staminali pluripotenti indotte

They're a lot like embryonic stem cells

sono molto simili alle cellule staminali embrioniche

except without the controversy.

ma non sono oggetto di forti controversie.

We induce cells, okay, say, skin cells,

Induciamo cellule, ad esempio cellule cutanee,

by adding a few genes to them, culturing them,

aggiungendo qualche gene in esse, eseguendo prima delle colture,

and then harvesting them.

e infine dei prelievi.

So they're skin cells that can be tricked,

Si tratta quindi di cellule cutanee che possono essere “imbrogliate”

kind of like cellular amnesia, into an embryonic state.

e portate a uno stato embrionale come in una sorta di amnesia cellulare.

So without the controversy, that's cool thing number one.

Quindi senza dar adito a controversie, ed è questo il primo aspetto entusiasmante.

Cool thing number two, you can grow any type of tissue

Il secondo aspetto entusiasmante è la possibilità di far crescere qualsiasi tipo di tessuto

out of them: brain, heart, liver, you get the picture,

pertendo da esse: cervello, cuore, fegato - mi spiego? --

but out of your cells.

ma a partire dalle vostre stesse cellule.

So we can make a model of your heart, your brain

Quindi, possiamo costruire un modello del vostro cuore, del vostro cervello

on a chip.

in un chip.

Generating tissues of predictable density and behavior

La generazione di tessuti di densità e comportamento prevedibili

is the second piece, and will be really key towards

è il secondo fattore, e sarà fondamentale

getting these models to be adopted for drug discovery.

per l’adozione di questi modelli nella scoperta di nuovi farmaci.

And this is a schematic of a bioreactor we're developing in our lab

Questo è lo schema di un bioreattore in fase di sviluppo nel nostro laboratorio

to help engineer tissues in a more modular, scalable way.

che consentirà di creare tessuti in modo più scalabile e modulare.

Going forward, imagine a massively parallel version of this

Andando avanti, immaginate una versione decisamente analoga di questo

with thousands of pieces of human tissue.

con migliaia di pezzi di tessuti umani.

It would be like having a clinical trial on a chip.

Sarà come avere un esperimento clinico in un chip.

But another thing about these induced pluripotent stem cells

Un’altra cosa che riguarda queste cellule staminali pluripotenti indotte

is that if we take some skin cells, let's say,

è che se prendiamo delle cellule cutanee,

from people with a genetic disease

ad esempio da persone con una malattia genetica,

and we engineer tissues out of them,

e da queste creiamo dei tessuti,

we can actually use tissue-engineering techniques

possiamo addirittura utilizzare tecniche di ingegneria tissutale

to generate models of those diseases in the lab.

per generare dei modelli di quelle malattie in laboratorio.

Here's an example from Kevin Eggan's lab at Harvard.

Ecco un esempio dal laboratorio di Kevin Eggan a Harvard.

He generated neurons

Eggan ha generato dei neuroni

from these induced pluripotent stem cells

da queste cellule staminali pluripotenti indotte,

from patients who have Lou Gehrig's Disease,

prelevate da pazienti che hanno il morbo di Lou Gehrig,

and he differentiated them into neurons, and what's amazing

e le ha poi differenziate in neuroni; ciò che è sorprendente

is that these neurons also show symptoms of the disease.

è che anche questi neuroni mostrano i sintomi della malattia.

So with disease models like these, we can fight back

Quindi, con modelli come questi, possiamo lottare contro le malattie

faster than ever before and understand the disease better

più velocemente che mai e capire la malattia meglio

than ever before, and maybe discover drugs even faster.

di quanto abbiamo mai fatto prima, e forse anche scoprire farmaci più velocemente.

This is another example of patient-specific stem cells

Ecco un altro esempio di cellule staminali specifiche per paziente

that were engineered from someone with retinitis pigmentosa.

prodotte da una persona affetta da retinite pigmentosa.

This is a degeneration of the retina.

Si tratta di una degenerazione della retina;

It's a disease that runs in my family, and we really hope

è una malattia presente nella mia famiglia e speriamo davvero

that cells like these will help us find a cure.

che cellule come queste possano aiutarci a trovare una cura.

So some people think that these models sound well and good,

C’è dunque chi ritiene che questi modelli funzionino bene,

but ask, "Well, are these really as good as the rat?"

ma si chiede se sono efficaci quanto i topi.

The rat is an entire organism, after all,

Dopo tutto, il topo è un organismo intero,

with interacting networks of organs.

con una rete interagente di organi.

A drug for the heart can get metabolized in the liver,

Un farmaco per il cuore può venire metabolizzato nel fegato,

and some of the byproducts may be stored in the fat.

e alcuni prodotti derivati potrebbero essere immagazzinati nel grasso.

Don't you miss all that with these tissue-engineered models?

Non si perde tutto questo con dei modelli di ingegneria tissutale?

Well, this is another trend in the field.

Beh, è un'altra tendenza in questo campo.

By combining tissue engineering techniques with microfluidics,

Grazie all’utilizzo combinato delle tecniche di ingegneria tissutale e dei micro-fluidi,

the field is actually evolving towards just that,

il campo sta appunto evolvendosi in quella direzione,

a model of the entire ecosystem of the body,

alla ricerca di un modello dell’intero ecosistema del corpo,

complete with multiple organ systems to be able to test

completo di più sistemi di organi per poter testare

how a drug you might take for your blood pressure

come un farmaco per la pressione sanguigna

might affect your liver or an antidepressant might affect your heart.

possa influire sul fegato o un antidepressivo possa avere effetti sul cuore.

These systems are really hard to build, but we're just starting to be able to get there,

Questi sistemi sono molto difficili da costruire, ma siamo solo agli inizi,

and so, watch out.

quindi, state all’erta.

But that's not even all of it, because once a drug is approved,

E non è tutto, perché quando un farmaco viene approvato,

tissue engineering techniques can actually help us develop more personalized treatments.

le tecniche di ingegneria dei tessuti possono davvero aiutarci a sviluppare trattamenti più personalizzati.

This is an example that you might care about someday,

Questo è un esempio che potrebbe starvi a cuore un giorno,

and I hope you never do,

e spero che non accada mai,

because imagine if you ever get that call

perché immaginate che un giorno vi chiamino

that gives you that bad news that you might have cancer.

per darvi la brutta notizia di un tumore.

Wouldn't you rather test to see if those cancer drugs

Non vorreste fare dei test per vedere se quei farmaci tumorali

you're going to take are going to work on your cancer?

che assumerete funzioneranno con il vostro tumore?

This is an example from Karen Burg's lab, where they're

Ecco un esempio dal laboratorio di Karen Burg,

using inkjet technologies to print breast cancer cells

dove si stanno utilizzando tecnologie a getto d’inchiostro per stampare cellule tumorali mammarie

and study its progressions and treatments.

e studiarne la progressione e i trattamenti.

And some of our colleagues at Tufts are mixing models

Alcuni dei nostri colleghi a Tufts mescolano modelli

like these with tissue-engineered bone to see how cancer

come questi con ossa ricavate dall'ingegneria tissutale per vedere come il tumore

might spread from one part of the body to the next,

possa diffondersi da una parte all’altra del corpo;

and you can imagine those kinds of multi-tissue chips

potete immaginare questi tipi di chip multi-tissutali

to be the next generation of these kinds of studies.

come la prossima generazione di questi tipi di studi.

And so thinking about the models that we've just discussed,

E così ripensando ai modelli appena discussi,

you can see, going forward, that tissue engineering

potete vedere che, andando avanti, l’ingegneria tissutale

is actually poised to help revolutionize drug screening

è in realtà pronta per promuovere una rivoluzione degli screening farmaceutici

at every single step of the path:

in ogni singola fase del percorso:

disease models making for better drug formulations,

creazione di modelli di malattie per formulazioni farmaceutiche migliori,

massively parallel human tissue models helping to revolutionize lab testing,

modelli di tessuti umani decisamente analoghi per consentire di rivoluzionare i test in laboratorio,

reduce animal testing and human testing in clinical trials,

riduzione dei test su animali e umani negli esperimenti clinici,

and individualized therapies that disrupt

e terapie individualizzate che scombussolano

what we even consider to be a market at all.

quello che addirittura fatichiamo a considerare un mercato.

Essentially, we're dramatically speeding up that feedback

Essenzialmente, stiamo accelerando in modo drastico il feedback

between developing a molecule and learning about

tra lo sviluppo di una molecola e la comprensione

how it acts in the human body.

su come agisce sul corpo umano.

Our process for doing this is essentially transforming

Il nostro processo su come farlo sta essenzialmente trasformando

biotechnology and pharmacology into an information technology,

la biotecnologia e la farmacologia in una tecnologia informatica,

helping us discover and evaluate drugs faster,

in grado di aiutarci a scoprire e valutare i farmaci in modo più veloce,

more cheaply and more effectively.

economico ed efficace.

It gives new meaning to models against animal testing, doesn't it?

Dà un nuovo significato ai modelli contro la sperimentazione sugli animali, non è vero?

Thank you. (Applause)

Grazie. (Applausi)