Alexis Carrel: Pioniero della Tecnica della Sutura Vascolare e Padre della Trapianto di Organi (1912)

Carta Informativa Nobel

• Anno di assegnazione: 1912
• Settore: Fisiologia o Medicina
• Motivazione del premio: In riconoscimento del suo lavoro sulla sutura vascolare e sul trapianto di vasi sanguigni e organi.
• Nato: 28 giugno 1873, Sainte-Foy-lès-Lyon, Francia
• Decesso: 5 novembre 1944, Parigi, Francia
• Nazionalità: Francese
• Istituzione: Rockefeller Institute for Medical Research, New York

Vita e Istruzione

Alexis Carrel nacque il 28 giugno 1873 vicino a Lione, in Francia, nel comune di Sainte-Foy-lès-Lyon. Il suo nome alla nascita era Marie Joseph Auguste Carrel-Billiard. Suo padre, Alexis Carrel-Billiard, era proprietario di una fabbrica tessile ma morì quando Alexis aveva solo cinque anni. Sua madre, Anne-Marie Ricard, lo crebbe da sola e attribuì grande importanza alla sua istruzione. Carrel ricevette un'educazione classica solida nei collegi gesuiti di Lione.

Nel 1890, Carrel si iscrisse alla Facoltà di Medicina dell'Università di Lione. Durante i suoi studi medici dimostrò un talento eccezionale in anatomia e chirurgia; la sua destrezza manuale nella sutura chirurgica era particolarmente impressionante. Si dice che l'orientamento di Carrel verso la chirurgia vascolare sia stato influenzato dall'assassinio del presidente francese Sadi Carnot nel 1894, pugnalato a Lione da un anarchico. Carnot morì per una lesione della vena porta, e i chirurghi dell'epoca non disponevano di una tecnica per riparare tale vaso. La tragedia motivò il giovane Carrel a lavorare sulla riparazione chirurgica dei vasi sanguigni.

Nel 1900, Carrel si laureò in medicina presso l'Università di Lione. Desiderava entrare a far parte del personale chirurgico dell'ospedale, ma fu respinto dalla giuria d'esame. Questa delusione accelerò la sua decisione di lasciare la Francia. Nel 1904 emigrò in Canada e nel 1906 negli Stati Uniti. Dopo un breve periodo all'Università di Chicago, nel 1906 entrò a far parte dell'Istituto di Ricerca Medica Rockefeller a New York. All'epoca, l'Istituto Rockefeller offriva uno degli ambienti di ricerca meglio finanziati e più liberi al mondo, e Carrel vi trascorse il periodo più produttivo della sua carriera.

La vita privata di Carrel fu ricca e controversa quanto la sua carriera scientifica. Nel 1913 sposò Anne de la Motte de Meyrie. Nutriva una profonda fede cattolica e il suo interesse per le presunte guarigioni miracolose a Lourdes suscitò critiche da parte della comunità scientifica positivista. Carrel incarnava una figura intellettuale complessa che tentava di conciliare la scienza con il misticismo.

Studi di ricerca

Al centro della carriera scientifica di Carrel vi era la chirurgia vascolare e il trapianto di organi. All'inizio del XX secolo, riparare vasi sanguigni recisi o danneggiati rappresentava una delle più grandi sfide chirurgiche. Le lesioni dei vasi venivano solitamente trattate con la legatura (ligatura), che comportava l'interruzione del flusso sanguigno all'organo interessato, portando alla cancrena. I tentativi di suturare i vasi sanguigni fallivano a causa di trombosi (coagulazione) e infezioni.

Carrel sviluppò una tecnica di sutura vascolare completamente nuova per risolvere questo problema. Le innovazioni chiave della sua tecnica furono: l'utilizzo di suturatori di seta estremamente fini; garantire che la superficie intimale della parete del vaso entrasse in contatto diretto; posizionare i punti a intervalli regolari e con la giusta tensione; e rispettare rigorosamente condizioni sterili. Carrel sviluppò anche una tecnica di triangolazione: posizionava tre punti di sospensione distanziati di 120 gradi alle estremità del vaso, dividendo così il vaso in tre segmenti e cucendoli lungo una linea retta. Questa tecnica eliminò in gran parte le difficoltà di suturare una struttura circolare.

Per perfezionare la sua tecnica di sutura vascolare, Carrel trasse ispirazione da una fonte al di fuori della chirurgia: la rinomata tradizione di merletto e ricamo di Lione. Imparò le tecniche di gestione del filo sottile da un merlettaio e adattò quelle abilità alla sutura chirurgica. Questa formazione non convenzionale elevò la destrezza manuale di Carrel a un livello straordinario.

Il successo della tecnica di sutura vascolare spinse Carrel a eseguire esperimenti di trapianto d'organi. A partire dal 1902, tentò trapianti di reni, milza, tiroide e cuore su cani. Rimuovendo un rene da un cane e collegandolo ai vasi sanguigni del collo, dimostrò che l'organo continuava a funzionare per un certo periodo. Questi esperimenti furono i primi studi sistematici a dimostrare che il trapianto d'organi era tecnicamente possibile.

Carré si rese conto presto che il problema più grande nella trapiantazione non era la tecnica chirurgica ma il rigetto biologico. Osservò che negli allotrapianti (trapianti tra individui di diversa specie ma della stessa specie) gli organi venivano respinti dopo un certo periodo. Documentò che gli autografi e gli isografi avevano successo, mentre gli allografi fallivano. Sebbene non riuscisse a comprendere la natura biologica del meccanismo di rigetto, le sue osservazioni furono i primi dati dell'immunologia dei trapianti.

La scoperta che ha portato al Premio Nobel

Il lavoro di Alexis Carrel che gli è valso il Premio Nobel ha rappresentato una rivoluzione tecnica nella chirurgia vascolare. La procedura di cucire i vasi sanguigni estremità a estremità (anastomosi), precedentemente considerata impraticabile, è diventata affidabile e ripetibile grazie a Carrel. I suoi esperimenti hanno dimostrato che tagliare e riattaccare arterie e vene nei cani ha portato a una patenza vascolare a lungo termine.

Le applicazioni pratiche della tecnica di sutura vascolare di Carrel furono molteplici. La riparazione di aneurismi, il trapianto di vasi sanguigni, la trapianto di organi e la chirurgia di reimpianto erano tutte potenziali aree di applicazione della tecnica. Carrel dimostrò che i segmenti danneggiati delle arterie potevano essere sostituiti con segmenti di vene o vasi omologhi utilizzando innesti vascolari. Questo lavoro gettò le basi per la chirurgia vascolare moderna.

Gli esperimenti di trapianto d'organo furono la dimensione più ambiziosa della visione scientifica di Carrel. Dimostrare che un trapianto di rene singolo era tecnicamente possibile provò che eseguire trapianti di organi umani in futuro non era solo un sogno. Carrel previde che risolvere il problema del rigetto biologico sarebbe stato l'obiettivo più critico per le ricerche future; quella previsione si avverò mezzo secolo dopo con lo sviluppo delle terapie immunosoppressive.

Durante il suo periodo presso l'Istituto Rockefeller, Carrel sviluppò anche tecniche di coltura tissutale. Dimostrò che i tessuti animali potevano essere mantenuti vivi e propagati al di fuori del corpo in mezzi di cultura artificiali. Nel 1912, coltivando il tessuto cardiaco di un embrione di gallina, affermò che le cellule potevano rimanere vive per un periodo molto lungo. Questo lavoro fu un precursore della biologia cellulare e dell'ingegneria tissutale, sebbene l'accuratezza di alcuni dei suoi risultati fosse poi oggetto di dibattito.

Il Comitato Nobel riconobbe che la tecnica di sutura vascolare e gli esperimenti di trapianto di Carrel rappresentavano un avanzamento rivoluzionario nella pratica chirurgica. All'età di trentanove anni, Carrel divenne il più giovane laureato in medicina a ricevere il Premio Nobel.

Premi e conseguenze

Nel 1912, il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina fu assegnato ad Alexis Carrel per i suoi lavori sulla sutura vascolare e sul trapianto di vasi sanguigni e organi. Carrel ricevette il premio di persona durante la cerimonia tenutasi a Stoccolma. Nella sua lezione Nobel, discusse i dettagli tecnici della chirurgia vascolare e le prospettive future del trapianto di organi.

Dopo aver ricevuto il Premio Nobel, Carrel continuò il suo lavoro presso l'Istituto Rockefeller. Durante la Prima Guerra Mondiale tornò in Francia e prestò servizio come chirurgo militare. Insieme al chimico Henry Dakin, sviluppò una tecnica di disinfezione delle ferite nota come metodo Carrel-Dakin. Irrorando continuamente le ferite aperte con una soluzione di ipoclorito di sodio, il metodo preveniva le infezioni e salvò la vita a migliaia di soldati in condizioni belliche.

Dopo la guerra, Carrel rivolse la sua attenzione alla coltura tissutale e alla ricerca sugli organi artificiali. Nel 1935, sviluppò una pompa a perfusione con Charles Lindbergh. Questo dispositivo rese possibile mantenere vivi gli organi isolati facendo circolare il sangue al di fuori del corpo. Questo lavoro fu un precursore delle tecnologie per il cuore artificiale e la conservazione degli organi.

L'ultima fase della carriera di Carrel fu controversa. Il libro di divulgazione scientifica che pubblicò nel 1935 fu ampiamente criticato e alcune delle sue opinioni eugenetiche provocarono ulteriori polemiche. Durante la Seconda Guerra Mondiale tornò in Francia sotto l'occupazione tedesca e le accuse di collaborazione con il governo di Vichy gettarono un'ombra sulla sua carriera. Morì a Parigi il 5 novembre 1944 all'età di settantuno anni.

Eredità e influenza ai giorni nostri

La tecnica di sutura vascolare di Alexis Carrel costituisce la base della chirurgia cardiovascolare moderna. L'intervento di bypass coronarico, la chirurgia vascolare periferica, la riparazione degli aneurismi e il trapianto d'organo si basano tutti sui principi stabiliti da Carrel. Milioni di procedure chirurgiche vascolari vengono eseguite ogni anno in tutto il mondo e tutte utilizzano versioni moderne della tecnica di triangolazione di Carrel.

Il trapianto di organi è il lascito più duraturo di Carrel. L'esecuzione del primo trapianto di rene riuscito da parte di Joseph Murray nel 1954 ha realizzato la visione che Carrel aveva immaginato mezzo secolo prima. Oggi i trapianti di rene, fegato, cuore, polmone e pancreas sono diventati procedure chirurgiche di routine. Il primo anello di questa catena di successi è la tecnica di anastomosi vascolare di Carrel.

Il lavoro di Alexis Carrel sulla coltura dei tessuti ha posto le basi per la biologia cellulare e la medicina rigenerativa. Oggi, la ricerca sulle cellule staminali, l'ingegneria tissutale e la tecnologia degli organoidi sono le moderne estensioni della tradizione di coltura in vitro iniziata da Carrel.

Il metodo Carrel-Dakin è un pioniere dei principi moderni della cura delle ferite. Il concetto di irrigazione antisettica forma la base per le moderne strategie di trattamento delle ferite come la terapia a pressione negativa e il controllo del biofilm.

Fatti meno noti

• Per perfezionare la sua tecnica di sutura vascolare, Carrel prese lezioni da una merlettaia di Lione. Le abilità nel lavorare con fili sottili furono adattate alla sutura chirurgica.
• La morte del presidente francese Sadi Carnot per una ferita da coltello nel 1894 è considerata un evento che ha indirizzato Carrel verso la chirurgia vascolare.
• Dopo aver fallito il suo esame di chirurgia all'Università di Lione, Carrel lasciò la Francia. Ironia della sorte, questo fallimento lo condusse a un ambiente di ricerca molto più produttivo presso l'Istituto Rockefeller.
• La sua collaborazione con l'eroe dell'aviazione Charles Lindbergh fu un'insolita partnership scientifica. Lindbergh contribuì con le sue competenze di progettazione meccanica allo sviluppo della pompa per la perfusione.
• A 39 anni, Carrel vinse il Premio Nobel, diventando il più giovane laureato medico all'epoca.
• Durante la prima guerra mondiale, sviluppò il metodo di disinfezione delle ferite Carrel-Dakin, considerato il trattamento più efficace per prevenire le infezioni nelle ferite di guerra prima dell'era degli antibiotici.
• La personalità di Carrel era piena di contraddizioni: oltre ad essere uno scienziato brillante, il suo interesse per le esperienze mistiche e le sue opinioni sociali controverse lo collocano tra i più discussi premi Nobel nella storia della scienza.