Una retina artificiale liquida, la prima è italiana

La Repubblica del 29.06.2020

Retinite pigmentosa e degenerazione maculare: sono solo due delle malattie che possono trarre giovamento dalla realizzazione della protesi con nano-particelle di carbonio che saranno disponibili in 5 anni.

La prima retina artificiale liquida è italiana: è una protesi formata da una soluzione acquosa in cui sono sospese nano-particelle foto attive, in grado di adempiere alle funzioni dei fotorecettori naturali della retina, quando questi sono danneggiati da malattie neurodegenerative e dall’invecchiamento. La ricerca è il frutto di una collaborazione tra i ricercatori del Center for Synaptic Neuro-science dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova, coordinato da Fabio Benfenati, e un team del Center for Nano Science dell’IIT di Milano, coordinato da Guglielmo Lanzani, con la Clinica Oculistica dell’IRCCS Sacro Cuore Don Calabria di Negrar.

Professor Lanzani, quali sono le malattie che possono trarre giovamento dalla vostra ricerca?

Sono soprattutto due malattie: la prima è la retinite pigmentosa. È un difetto dei fotorecettori che si degradano, che parte dalla periferia perché attacca prima i bastoncelli, ovvero i fotorecettori che permettono la visione in condizioni di scarsa luminosità. Infatti è anche chiamata “la malattia del buio”. Ha origine genetica, e può derivare anche da denutrizione, ad esempio se la dieta è povera di carotenoidi. Quando la malattia progredisce, si perde prima la visione periferica e poi via via anche la visione centrale. Può colpire presto, anche a 20 anni, oppure dopo i 50/60 anni. E tocca una persona su 3000.

L’altra malattia invece è la degenerazione maculare. Questa è una degenerazione dei fotorecettori che al contrario parte dal centro della retina, e poi si allarga a tutta la retina. È una malattia che colpisce tipicamente le persone anziane: oltre gli 80 anni diventa abbastanza comune.

Come funziona la vostra retina liquida?

La nostra protesi è una soluzione in cui sono sospese nano-particelle fatte di un polimero a base di carbonio che assorbe la luce. È un polimero che viene usato anche per le celle fotovoltaiche. Quando le nano-particelle assorbono la luce che entra nell’occhio, la convertono in un segnale biolettrico che stimola le cellule. Anche i fotorecettori naturali (detti coni e bastoncelli) che abbiamo sulla retina convertono la luce in un segnale elettrico: la funzione delle nostre nano-particelle è esattamente la stessa. Il meccanismo però con cui funzionano non è proprio lo stesso perché in natura ovviamente le cose sono più complicate, e c'è una cascata di processi biochimici e di neurotrasmettitori che in questo caso non ci sono. Il nostro è un processo più semplice e diretto: è una specie di effetto fotovoltaico.

Come fate a posizionare le nano-particelle nell’occhio?

La soluzione viene iniettata con una siringa nello spazio tra l'epitelio pigmentato e le cellule bipolari, cioè esattamente nello strato dove ci sono di solito i fotorecettori. È richiesto un piccolo intervento chirurgico per aprire la sclera, ovvero la parte più esterna dell’occhio, e creare una tasca nella coroide in cui viene infilato l’ago per iniettare la soluzione. È comunque un processo molto meno invasivo di quelli richiesti per le attuali protesi della retina.

Quali risultati avete ottenuto finora nella sperimentazione?

Finché non verrà sperimentato sull'uomo, non abbiamo la certezza al 100% che funzioni. Però tutti i test che noi abbiamo fatto finora dimostrano non solo la sensibilità alla luce riacquistata, ma anche l'acuità visiva, cioè la capacità di distinguere i dettagli. E abbiamo misurato anche il segnale nella corteccia visiva, cioè la parte del cervello che è associata all'occhio. Abbiamo verificato che se illuminiamo l’occhio, il cervello risponde, cioè riceve correttamente un segnale visivo.

Quali sono i vantaggi di questo approccio, rispetto alle soluzioni già esistenti?

Per la retinite pigmentosa ci sono degli approcci genetici, che però funzionano poco e male, perché è una malattia che ha molti ceppi genetici, ed è difficile quindi individuare i geni giusti su cui agire. C’è poi un approccio farmacologico, ma le molecole utilizzate funzionano solo per qualche ora e poi l’effetto scompare. Ci sono poi delle protesi che sono fatte di silicio, che vengono inserite nella stessa posizione in cui noi iniettiamo le nano-particelle e stimolano la retina attraverso elettrodi metallici. Queste protesi hanno bisogno di un'alimentazione. Nei primi modelli c'era addirittura un cavo, adesso invece sono alimentate in maniera wireless, però richiedono degli occhiali. Queste protesi sono in commercio e costano circa 100 mila euro, compresa l'operazione: danno una sensibilità alla luce, la capacità di riconoscere magari una porta aperta illuminata o delle grosse lettere retroilluminate, ma hanno delle prestazioni molto povere.

Inoltre la vostra retina artificiale è più biocompatibile, giusto?

Sì, perché invece del silicio usiamo il carbonio. E la molecola che noi abbiamo realizzato è molto simile alle molecole biologiche, ai carotenoidi, alla vitamina A che poi è quella che finisce naturalmente nella retina. Quindi il nostro è un approccio molto bioa-fffine.

La vostra protesi liquida dovrebbe rendere gli interventi più brevi e meno traumatici…

La protesi planari richiedono un intervento invasivo che si può fare una sola volta, è difficile da rimuovere e comporta delle reazioni infiammatorie maggiori, almeno all'inizio. Inoltre la protesi di tipo planare, compresa quella al silicio, è limitata alla posizione dove la si inserisce, e all’area che ha. Invece la nostra protesi liquida, dopo l’iniezione, si distribuisce uniformemente, diffondendosi su tutta la retina. Sarebbe impossibile ottenere la stessa “copertura” con una protesi non liquida.

C'è stato un momento “Eureka” in questa ricerca? Come è nata l'idea delle nano-particelle?

L'idea iniziale era, pressappoco, “Mettiamo una cella fotovoltaica nell’occhio!”. E su questa strada, tre anni fa avevamo realizzato una protesi planare. Ma poi ci siamo accorti non serviva una struttura complicata, non serviva né un substrato né un elettrodo: per convertire la luce in uno stimolo per le cellule della retina, bastava il polimero da solo. Allora abbiamo pensato alle nano-particelle perché chiaramente è più facile introdurle.

Se tutto va bene dal punto di vista della sperimentazione clinica, tra quanto saranno disponibili le “retine artificiali liquide”?

Io direi 5 anni. Una preoccupazione tipica degli studi che riguardano le nano-particelle è assicurarsi che queste non vadano in giro dove non devono. Nel nostro caso siamo più fortunati perché l'occhio è un sistema abbastanza chiuso, circoscritto: è difficile che qualcosa esca. Per cui siamo abbastanza fiduciosi.

di Giuliano Aluffi