La rigenerazione del tessuto scheletrico
La degenerazione muscoloscheletrica e le complicazioni derivanti da lesioni presentano caratteristiche idonee al trattamento tramite approcci rigenerativi. Tali strategie mirano a riparare, ripristinare o ringiovanire elementi scheletrici e i relativi tessuti mediante cellule staminali e scaffold biocompatibili. In condizioni ideali, gli scaffold con fattori bioattivi integrati che supportano la differenziazione di cellule staminali in cellule specifiche di tessuto dovrebbero essere in grado di rispondere a segnali ambientali. Inoltre, i biomateriali di scaffold dovrebbero facilitare l’interfaccia tra tessuto e impianto e potrebbero essere composti da aste di titanio con polimeri in massa e peptidi corti autoassemblanti. L’iniziativa SKELGEN (Establishment of a cross continent consortium for enhancing regenerative medicine in skeletal tissues), finanziata dall’UE, ha riunito eminenti esperti dell’UE e della Nuova Zelanda nel campo della ricerca ortopedica. Attraverso un approccio multidisciplinare che abbraccia la bioingegneria e la modellizzazione al computer, il consorzio intendeva sviluppare nuove soluzioni mediche rigenerative per lo scheletro umano, riguardanti tra l’altro ossa, cartilagine e tendini/legamenti. Ingegneria del tessuto scheletrico I ricercatori hanno iniziato standardizzando protocolli per l’isolamento, la caratterizzazione e l’espansione delle cellule staminali scheletriche di varia provenienza. Inoltre, hanno sviluppato diverse piattaforme di bio-fabbricazione per la progettazione e la produzione di scaffold porosi specifici del tessuto. Tali scaffold sono stati concepiti in modo da costituire il materiale di supporto e i fattori di crescita per la differenziazione guidata di cellule staminali scheletriche in ossa, cartilagine o legamenti bioingegnerizzati. I ricercatori hanno visualizzato la topologia strutturale e hanno eseguito la valutazione meccanica e i test di immunogenicità, oltre alla valutazione in vitro di scaffold di biomateriali. Gli studi in vari modelli animali hanno validato la biocompatibilità e la potenziale efficacia clinica delle strutture generate. L’approccio generale di ingegneria tessutale era assistito tramite modelizzazione al computer, nell’intento di comprendere i meccanismi della rigenerazione di cellule e tessuto e l’interazione tra cellule e scaffold nell’ambiente tridimensionale. “La modellizzazione al computer è un nuovo strumento di ricerca, che risulta molto importante per comprendere in forma integrata il comportamento delle cellule staminali, la crescita delle cellule e i requisiti di nutrienti, nonché la modellizzazione dei gas durante il processo di rigenerazione dei tessuti,” spiega il dott. Yang. Trasferimento alla pratica clinica Il passo successivo per il trasferimento alla pratica clinica di tali dispositivi medici candidati è stato mediato attraverso contatti con chirurghi ortopedici e il settore industriale. Riveste particolare importanza che la convinzione dei partner secondo cui “Il coinvolgimento di scienziati della ricerca insieme con i clinici nelle fasi iniziali della ricerca e dello sviluppo in vista del trasferimento alla pratica clinica determinerà enormi effetti sociali ed economici per la comunità.” I medici e i ricercatori dell’University of Southampton che si occupano di ricerche correlate hanno impiegato una struttura formata di osso e titanio nella chirurgia dell’anca. L’impianto, specifico in base al paziente, è stato progettato e sviluppato con la progettazione assistita da calcolatore e tecnologia di produzione. I medici hanno utilizzato cellule staminali di osso per rimpiazzare la perdita ossea e stimolare la rigenerazione del tessuto dietro e intorno all’impianto. Si prevede che questa tecnologia d’avanguardia migliorerà notevolmente gli esiti per il paziente. Nel complesso, SKELGEN ha realizzato il proprio intento di instaurare solide collaborazioni tra i continenti, attraverso lo scambio di ricercatori tra i beneficiari dell’UE e i partner della NZ, incontri annuali sullo stato dell’arte e laboratori di studio. I risultati del progetto sono stati comunicati in simposi internazionali e conferenza, nonché attraverso pubblicazioni. Complessivamente, tali attività hanno condotto a domande di sovvenzione congiunte UE ITN da parte di componenti del consorzio. Al di là di preoccupazioni di ordine politico ed etico, i partner di SKELGEN ipotizzano che le innovazioni nella terapia a base di cellule staminali possono determinare notevoli passi avanti nel campo della medicina rigenerativa. Il rapido aumento della popolazione che invecchia impone tali progressi in interventi rigenerativi, al fine di migliorare la vita dei cittadini e ridurre i costi dell’assistenza sanitaria.
Parole chiave
Medicina rigenerativa, scaffold, SKELGEN, osso, modellizzazione al computer
