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SCHEDA DIDATTICA / INTERVISTA A MAURO GIACCA
CLIL - Approfondimento in lingua inglese
REGENERATIVE MEDICINE
Regenerative medicine is the process of creating living,
functional tissues to repair or replace tissue or organ function
lost due to age, disease, damage, or congenital defects. This
field holds the promise of regenerating damaged tissues and
organs in the body by stimulating previously irreparable organs
to heal themselves. Regenerative medicine also empowers
scientists to grow tissues and organs in the laboratory and
safely implant them when the body cannot heal itself.
Importantly, regenerative medicine has the potential to solve the
problem of the shortage of organs available through donation
compared to the number of patients that require life-saving
organ transplantation.
Yesterday
l Successful transplantation of bone, soft tissue, and corneas
occurred early in the 20th century.
l Real progress in organ transplantation began in 1954 with the
first successful kidney transplant.
l During the 1960s, successful transplantation of pancreas/
kidney, liver, isolated pancreas and heart occurred.
l Transplant surgery success continued into the 1980s with
successful heart-lung, single lung, double lung, living-donor
liver, and living-donor lung transplants.
Today
l The rapid development of transplant medicine along with the
aging of the baby boomer generation has caused an increased
demand for tissues and organs far exceeding the available
donor organs. [...]
l Tissue-engineered skin has been used for skin replacement,
temporary wound cover for burns, and treatment for diabetic
leg and foot ulcers.
l Tissue-engineered bladder, derived from a patient’s own cells,
can be grown outside the body and successfully transplanted.
l A material developed from the small intestines of pigs is
increasingly used by surgeons to restore damaged tissues and
support the body’s own healing processes. Physicians rely on
the material, called small intestinal submucosa (SIS), for
everything from reconstructing ligaments to treating
incontinence. Today, SIS is most commonly used to help the
body close hard-to-heal wounds such as second-degree
burns, chronic pressure ulcers, diabetic skin ulcers, and deep
skin lacerations.
l Tissue-engineered products are used to induce bone and
connective tissue growth, guide long bone regeneration, and
replace damaged knee cartilage.
l Tissue-engineered vascular grafts for heart bypass surgery
and cardiovascular disease treatment are at the pre-clinical
trial stage.
l Stem and precursor cells are available from a wide variety of
sources (e.g., embryos, gestational and adult tissues, and
reprogrammed differentiated cells). This increases the
sophistication, variety and utility of engineered tissues. Animal
and small pilot human studies are currently paving the way for
large scale clinical trials to treat many intractable diseases.
Tomorrow
By providing healthy, functional tissues and organs, regenerative
medicine will improve the quality of life for individuals.
l Imagine a world where there is no donor organ shortage,
where victims of spinal cord injuries can walk, and where
weakened hearts are replaced. This is the long-term promise
of regenerative medicine [...].
l Insulin-producing pancreatic islets could be regenerated in the
body or grown in the laboratory and implanted, creating the
potential for a cure for diabetes.
l Tissue-engineered heart muscle may be available to repair
human hearts damaged by attack or disease.
l The emerging technique of Organ Printing utilizes a standard
ink jet printer modified with tissue matrix material (and
possibly also cells) replacing the ink. “Made-to-order” organs
of almost any configuration could then be cast and implanted.
l Materials Science meets Regenerative Medicine as “smart”
biomaterials are being made that actively participate in, and
orchestrate, the formation of functional tissue.
l New approaches to revitalizing worn-out body parts include
removing all of the cells from an organ, and infusing new cells
to integrate into the existing matrix and restore full
functionality.
Fonte: link.pearson.it/CD77F9B
LAB-GROWN BLADDER
Anthony Atala works in the body shop of the future. He is the director
of the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (North
Carolina), and he and his colleagues use human cells to grow
muscles, blood vessels, skin and even a complete urinary bladder. [...]
To produce a bladder, they remove a small piece of a patient’s organ
and separate out muscle cells and urothelial cells, which line the
urinary tract. They put the cells into lab dishes and bathe each type in
a fluid that prompts them to multiply. After six weeks, there are enough
living cells for an entire bladder. The researchers then pour the
muscle cells onto the outside of a scaffold made of collagen, the
protein in connective tissue, and polyglycolic acid, a material used in
absorbable sutures. Two days later, they coat the inside of the
scaffold with urothelial cells. The new bladder is nurtured in an
incubator that mimics body conditions, allowing the cells to grow and
knit together. The bladder is then implanted into a patient, where the
scaffold gradually dissolves.
Fonte: G. Vogel, Organs made to order, in “Smithsonian Magazine”,
July-August 2010, link.pearson.it/7BD04F0D

SCHEDA DIDATTICA / INTERVISTA A MAURO GIACCA
Ora tocca a te
DOMANDE E ATTIVITÀ
1. Il cuore umano è una sofisticata “macchina” che pompa
sangue nell’apparato circolatorio. La sua efficienza è data dalla
netta separazione in due parti: il “cuore sinistro” spinge il sangue
ossigenato proveniente dai polmoni all’aorta e, da qui, verso
tutte le arterie di distribuzione agli organi, mentre nel “cuore
destro” affluisce attraverso le vene il sangue deossigenato
rientrante da tutti gli organi, che viene spinto nuovamente ai
polmoni.
a. Realizza un disegno della funzione cardiovascolare, indicando
atri e ventricoli, circolazioni sistemica e polmonare con arterie
e vene (attenzione alla circolazione polmonare!).
b . Fai una rapida ricerca in rete per scoprire che cosa sono le
vene linfatiche e come sono connesse con la circolazione
generale.
2. Nel corso dell’evoluzione il cuore ha subito rilevanti
modificazioni: utilizzando lo schema proposto all’indirizzo link.
pearson.it/E2D91EB7, individua quali sono i limiti della
circolazione dei vertebrati la cui origine è più antica e quali
miglioramenti si sono successivamente sviluppati (Figura 1).
3. Ricordando che con il termine omeotermia si intende la
capacità di un organismo di regolare la propria temperatura
corporea (i cosiddetti animali a “sangue caldo”), ricostruisci in un
brano sintetico il nesso tra l’evoluzione del cuore nei vertebrati e
l’opportunità di alcuni mammiferi e uccelli di vivere nei climi
rigidi di latitudini e quote elevate.
Lo sai che già i più grandi dinosauri carnivori erano parzialmente
omeotermi poiché dotati di un cuore a quattro camere? Conosci
qualche rettile odierno che ha conservato la stessa virtù?
n Figura 1
ventricolo (v)
atrio (a)
capillari branchiali
capillari sistemici
a
v
circolazione
pneumo-cutanea
a
destra sinistra
circolazione
sistemica
capillari polmonari
e cutanei
capillari sistemici
4. Il cuore è formato da cellule muscolari la cui contrazione è
generata dal nodo seno-atriale nell’atrio destro: esso stimola
direttamente il tessuto muscolare degli atri, i quali si
contraggono spingendo il sangue nei ventricoli; attraverso il
nodo atrio-ventricolare, invece, fa contrarre i ventricoli con un
leggero ritardo e così il sangue è spinto verso le arterie. Il nodo
seno-atriale è chiamato pacemaker e la sua attività è autonoma,
anche se può essere condizionata da stimolazioni nervose e
fattori chimici.
Ricercando le informazioni sul tuo manuale scolastico, rispondi
alle seguenti domande:
a. Nel corso dello sviluppo embrionale, quando si attiva la
funzione cardiaca?
b . Quali compartimenti del sistema nervoso innervano e
modulano l’attività del cuore? E quali ormoni lo condizionano?
5. Ora prova tu: ponendo l’orecchio sul cuore di un tuo
compagno distingui un doppio battito, corrispondente alla
chiusura in successione delle “porte” (valvole) di ingresso e
uscita dai ventricoli. Se invece, con il dito, intercetti il battito
lungo l’arteria del tuo collo (la carotide) avverti un segnale
singolo, dovuto alla sola pressione ritmata in uscita dal
ventricolo sinistro.
6. Le cellule contrattili del cuore ricevono il loro nutrimento
(ossigeno e zuccheri) non attraverso la circolazione interna
atrio-ventricolare ma da una ramificata rete di arterie – le
coronarie – che avvolgono il cuore ramificandosi in profondità
nel tessuto.
Se il flusso coronarico di un settore è impedito (ischemia), le
cellule cardiache a valle vengono irrimediabilmente danneggiate
e, infine, muoiono (necrosi); si riduce così la funzionalità del
cuore, che manifesta incapacità (insufficienza) anche grave
(scompenso) a far circolare nel corpo in modo
adeguato il sangue.
Fai una ricerca in rete su quali
fattori predispongano all’infarto
e su quali strategie
a
v
circolazione
polmonare
a
v
destra sinistra
circolazione
sistemica
capillari polmonari
capillari sistemici
preventive, sia individuali
sia collettive, debbano
essere sostenute.