Il trapianto di mitocondri riaccende i cuori e punta al cervello

Chi ha lasciato i fari accesi una notte d’inverno conosce la scena: la chiave gira, il motore tace, e l’unica cosa da fare è trovare qualcuno con i cavi e una batteria carica. Il trapianto di mitocondri applica la stessa logica alle cellule. Sapete di che si tratta, si? Si prendono da un muscolo sano i mitocondri, cioè i minuscoli organelli che producono l’energia di cui ogni cellula vive, e li si inietta in un organo che si sta spegnendo. A Boston lo fanno da una decina d’anni sul cuore di neonati appena operati, e i risultati hanno convinto altri gruppi a provarci con i reni e con il cervello.

Un cuore grande come una noce e la macchina che lo sostituisce

Negli Stati Uniti nascono ogni anno circa 10.000 bambini con un difetto cardiaco grave, di quelli che spesso vanno operati nei primi giorni di vita. In Europa sono circa 10.000 bambini, in Italia circa 1.000. Il cuore di un neonato è grande più o meno come una noce, e già questo spiega perché l’intervento sia difficile.

Il guaio può arrivare dopo l’operazione, anche quando è riuscita. Durante l’intervento il cuore resta per un po’ senza sangue (i medici la chiamano ischemia). Quando il sangue torna a scorrere, le cellule rimaste a secco di ossigeno subiscono un secondo colpo. In pratica, i loro mitocondri si gonfiano, perdono pezzi e innescano una reazione che porta la cellula a distruggersi: è il danno da ischemia-riperfusione.

A quel punto il cuore può restare stordito, e il bambino viene collegato all’ECMO. È una macchina che pompa e ossigena il sangue al posto di cuore e polmoni, in attesa che l’organo si riprenda. Spesso l’attesa finisce male: una volta collegati a quella macchina, infatti, solo 4 neonati su 10 riusciranno a staccarsene e a proseguire in vita.

Come funziona il trapianto di mitocondri al Boston Children’s Hospital

L’idea viene da James McCully, biologo molecolare che dagli anni Ottanta studia come proteggere il cuore quando gli manca l’ossigeno. Racconta che all’inizio dei mitocondri non gli importava nulla, salvo accorgersi che ogni esperimento finiva sempre per riportarlo lì, come in uno strano gioco del destino.

La svolta arrivò per caso, in laboratorio, con un maiale il cui cuore era andato in fibrillazione e non rispondeva né alle scosse né ai farmaci. McCully fece prendere dei mitocondri sani che il gruppo aveva isolato poco prima dallo stesso animale e li iniettò direttamente nel muscolo cardiaco, ormai grigio. Il cuore riprese a battere regolarmente e tornò rosa sotto gli occhi di tutti.

Dopo le conferme su conigli e maiali, il cardiochirurgo Pedro del Nido gli propose di provare sui neonati attaccati all’ECMO, i pazienti con meno alternative. Oggi la procedura la esegue il chirurgo Sitaram Emani e si svolge in quattro passaggi. Si preleva al bambino un frammento di muscolo, se ne estraggono i mitocondri, li si carica in una siringa e li si inietta nelle zone del cuore che all’ecografia si muovono meno.

Dal prelievo all’iniezione passano 30 minuti, che il gruppo vuole portare a 20 lavorando direttamente in sala operatoria. I mitocondri sono del paziente stesso (trapianto autologo, nel gergo), quindi il rigetto è escluso in partenza. Anche il via libera della FDA, l’ente americano dei farmaci, è stato meno complicato proprio per questo particolare.

I 17 bambini di Boston e quello che l’80% può dire

Ad aprile i neonati trattati erano 17, e l’80% di loro è riuscito a lasciare l’ECMO: il doppio di quanto succede di solito. Sono numeri che mi commuovono, ve lo dico sul serio, e che vanno letti per quello che sono. Lo studio pilota pubblicato dal gruppo confrontava 10 bambini trattati con 14 non trattati: ce l’hanno fatta 8 dei primi e 4 dei secondi.

Facciamo due conti: 17 pazienti in poco più di dieci anni significano meno di due bambini l’anno. Tutti in un solo ospedale, e senza un sorteggio che decida chi riceve la cura. Gli stessi medici dicono che è presto per sapere se il trattamento migliora la sopravvivenza, e per questo hanno avviato una sperimentazione clinica vera e propria.

Quando ad aprile 2025 raccontammo qui il trapianto di mitocondri dentro un discorso più largo sulla longevità, i bambini erano dieci. Da allora se ne sono aggiunti sette e la percentuale è rimasta la stessa, ma nel frattempo si è complicata la spiegazione. Emani ha ammesso che al cuore bastano pochissimi mitocondri per riprendersi. Ma come è possibile? In fondo, sono troppo pochi perché siano loro a produrre tutta l’energia che manca.

Uno studio su Nature dei suoi colleghi di Boston suggerisce un’altra strada. Gli organelli iniettati farebbero da segnale, e spingerebbero la cellula a ripulirsi dei mitocondri guasti e a fabbricarne di nuovi. Detto altrimenti, fanno più la parte dei cavi che della batteria nuova.

Reni da trapiantare e cervello dopo un ictus: le prove fuori dal cuore

Il danno da ischemia-riperfusione riguarda anche gli organi donati, che restano senza sangue quando vengono prelevati e lo ritrovano tutto insieme nel corpo di chi li riceve. Il chirurgo Giuseppe Orlando, della Wake Forest University, lavora sui reni insieme al laboratorio di Benedetta Bussolati all’Università di Torino. Nei maiali, i reni trattati con mitocondri prima del trapianto hanno accumulato meno danni di quelli lasciati senza. Sui reni umani il trapianto di mitocondri è già autorizzato come sperimentazione, e aspetta i soldi per partire.

Con il cervello la difficoltà è arrivarci, perché nessuno apre un cranio per fare un’iniezione. La neurochirurga Melanie Walker, dell’Università di Washington, ha sfruttato un effetto dell’ictus stesso. Subito dopo, la barriera che protegge il cervello diventa più permeabile e lascia passare ciò che viaggia nel sangue: così i mitocondri entrano da un’arteria, durante l’intervento che rimuove il coagulo.

Il primo test del trapianto di mitocondri sul cervello umano ha coinvolto 4 pazienti trattati e 12 di confronto, senza effetti collaterali attribuibili ai mitocondri. Per prudenza, il comitato etico aveva concesso metà della dose calcolata come efficace, quindi lo studio dice che la procedura è sicura e nient’altro. Il gruppo di Walker, per ora, non ha altre sperimentazioni in programma.

Le malattie dei mitocondri e il problema del donatore

C’è poi chi i mitocondri li ha difettosi dalla nascita. Nella sindrome di Leigh, una malattia genetica rara, la maggior parte dei bambini colpiti dalla forma più comune muore entro i 3 anni e una cura non esiste. Il gruppo di Jon Brestoff, alla Washington University di St. Louis, ha allungato la vita dei topi malati di circa un quinto, e ora studia le cellule dei pazienti.

Qui il trapianto di mitocondri fatto con il prelievo dal paziente serve a poco, visto che i suoi sono tutti malati. Bisogna prenderli da un’altra persona. È lo stesso passaggio che servirebbe per avere un prodotto pronto in frigorifero, senza far aspettare un bambino a torace aperto. Di altri mitocondri presi a prestito, contro il dolore cronico, abbiamo scritto a maggio. Brestoff avverte che il sistema immunitario potrebbe riconoscerli come estranei, McCully risponde che negli animali non ha visto problemi. Va detto che i mitocondri sono inquilini di lungo corso: batteri entrati in una cellula oltre un miliardo e mezzo di anni fa e mai più usciti, abituati quindi a cambiare casa.

Chi ha fatto ripartire un’auto con i cavi sa che dopo il motore gira da solo, e che la batteria prestata se ne torna a casa con il suo proprietario. Se il trapianto di mitocondri funziona allo stesso modo, con una manciata di organelli che danno la scossa e il cuore di un neonato che fa il resto, quanti ne servono davvero, e a quali altri organi basta una scossa?

Ovviamente non conosco la risposta, ma sento che sarà molto, molto importante.