Impianti bioattivi per affrontare la degenerazione articolare
Le ginocchia sono articolazioni complesse e vulnerabili a una serie di lesioni. I difetti osteocondrali, che comportano danni alla cartilagine articolare e all’osso sottostante, sono causa di particolare preoccupazione. Molti difetti osteocondrali negli anziani attivi si devono a un lento deterioramento della cartilagine e, come l’artrosi, possono diffondersi se non vengono trattati. «Generalmente i primi stadi vengono trattati con un’integrazione proteica, farmaci antinfiammatori e iniezioni di acido ialuronico nell’articolazione», spiega la coordinatrice del progetto iP-OSTEO Eva Filova, dell’Istituto di medicina sperimentale dell’Accademia delle scienze ceca. I trattamenti chirurgici attuali comprendono varie tecniche di innesto e di impianto. In caso di insuccesso, l’opzione finale rimane la sostituzione totale dell’articolazione, una procedura costosa e altamente invasiva.
Sostanze bioattive per favorire la rigenerazione della cartilagine
Per evitare questo scenario, la scienza sta studiando modi per potenziare la rigenerazione cellulare e fermare la progressione dell’artrosi, usando biomateriali privi di cellule. Questi, rilasciando sostanze bioattive, possono prevenire o posticipare in modo significativo la sostituzione totale dell’articolazione. Il progetto iP-OSTEO, sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, si è proposto di sviluppare la ricerca in questo campo. «Uno degli obiettivi principali era lo sviluppo di substrati biodegradabili contenenti sostanze bioattive per sostenere la formazione di cartilagine e tessuto osseo», spiega Filova. «Queste sostanze inducono le cellule staminali pluripotenti (iPSCs) e/o le cellule staminali mesenchimali (MSCs)». Le iPSC, ottenibili grazie a una riprogrammazione delle cellule differenziate animali o umane, possono assumere numerose forme nell’organismo, tra cui tutti gli oltre 200 tipi di cellule del nostro corpo. Allo stesso modo, le MSC possono separarsi dando origine a vari tipi di cellule, comprese quelle dell’osso e della cartilagine. L’èquipe si è inoltre prefissata di migliorare i test in vitro e preclinici di questi substrati, nonché di capire come ampliare lo sviluppo su scala per l’uso clinico.
Un composito sostituto per il trattamento dei difetti ossei
Il progetto ha sviluppato SmartBonePep, un nuovo sostituto osseo composito per la rigenerazione dei difetti ossei. I substrati di SmartBonePep sono biodegradabili e contengono molecole bioattive che stimolano le MSC a produrre matrice ossea. «SmartBonePep ha potenziali applicazioni in ambito clinico, in attesa di ulteriori sviluppi e approvazioni normative», osserva Filova. Il progetto ha anche sviluppato una nuova camera stampata in 3D per un bioreattore dedicato alla coltura dinamica di cellule su substrati, con l’obiettivo di svilupparlo ulteriormente e renderlo disponibile in commercio. «Siamo riusciti a sviluppare impalcature nanofibrose composite prive di cellule che stimolano la rigenerazione osteocondrale nei conigli», aggiunge. «Sono state sperimentate diverse impalcature 3D basate su idrogel o schiume con integratori bioattivi».
Rilascio controllato di composti bioattivi
La speranza è che questa ricerca pionieristica sul rilascio controllato di composti bioattivi dai substrati apra nuovi percorsi di cura e riduca la necessità di sostituire le articolazioni. Le prossime tappe prevedono studi preclinici e clinici sul substrato SmartBonePep, per sperimentarne l’efficacia su animali e pazienti. Un altro elemento importante del progetto è stato l’ampio lavoro di rete, la formazione e i distaccamenti per i ricercatori in fase iniziale di carriera. In totale sono stati effettuati oltre 200 distaccamenti, contribuendo all’integrazione di soggetti accademici e industriali in tutta Europa. Nel complesso, sono state coinvolte sette aziende e sette istituzioni accademiche. Questa nuova generazione di scienziati porterà avanti l’importante lavoro, trasformando la gestione e il trattamento dei danni alla cartilagine e alle ossa, e migliorando la vita dei pazienti.
Parole chiave
iP-OSTEO, cartilagine, osso, bioattivo, impianti, artrosi, ginocchia
