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Cartilagine artificiale realizzata con cellule staminali del midollo osseo

Redazione Nurse Times27 Novembre 20253 min di lettura

Un team della Washington State University sta lavorando allo sviluppo di una cartilagine artificiale simile a quella naturale con una ricetta che può essere corretta lungo il percorso. I ricercatori, tra cui alcuni collaboratori della Cornell University, hanno presentato il loro lavoro sulla rivista ACS Biomaterials Science and Engineering .

“Il nostro lavoro getta le basi per la progettazione di sistemi in grado di generare una struttura cartilaginea a tre strati”, ha affermato Bernie Van Wie, autore principale del lavoro e professore alla Gene and Linda Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering.

Ginocchia, spalle e anche doloranti rappresentano un problema crescente nella popolazione statunitense che invecchia. Con l’invecchiamento e il deterioramento della cartilagine attorno alle articolazioni mobili, i trattamenti più comuni sono gli antidolorifici o la chirurgia invasiva di sostituzione articolare, che comporta lunghi tempi di recupero, con un costo annuo negli Stati Uniti di circa 140 miliardi di dollari. La cartilagine non ha vasi sanguigni. Quindi, a differenza di altre aree del corpo che si lesionano, non può guarire da sola.

Negli ultimi anni i ricercatori hanno prelevato cellule dai pazienti per far crescere la cartilagine all’esterno del corpo su impalcature di matrice di collagene, che migliorano la sintesi e la lubrificazione dei tessuti, ma il materiale risultante è morbido, simile alla cartilagine spugnosa del naso o delle orecchie. Di conseguenza il suo utilizzo è stato limitato a riparazioni molto piccole.

La cartilagine naturale per ginocchia e anche è un materiale molto sottile, di circa due-quattro millimetri, composto da tre strati separati. La cartilagine attaccata all’osso è molto rigida e presenta fibre verticali, mentre uno strato intermedio assorbe gli urti nell’articolazione. Infine lo strato superficiale è lubrificante, liscio e flessibile, ideale per la flessione delle articolazioni del ginocchio e dell’anca.

Nel loro lavoro di proof-of-concept i ricercatori della WSU hanno sviluppato un bioreattore che utilizza cellule staminali del midollo osseo per far crescere cartilagine, con proprietà che variano a seconda della posizione. A tal fine hanno utilizzato il taglio superficiale per stimolare le cellule staminali a crescere in determinati modi. Man mano che il fluido si muove attraverso il bioreattore conico l’entità del taglio superficiale cambia, stimolando le cellule a produrre cartilagine più flessibile in un punto e più rigida in un altro.

“Creiamo un gradiente in questo reattore, così da ottenere diversi tipi di cartilagine, a seconda di dove ci si trova”, ha affermato Van Wie. I ricercatori sono riusciti a dimostrare di poter produrre cartilagine con proprietà e resistenza diverse a seconda delle forze imposte alle cellule, con regioni più vicine a quelle che imitano la struttura a tre strati della cartilagine naturale.

Un problema nella produzione di cartilagine è che a volte le cellule staminali finiscono per trasformarsi in cellule ossee, invece che in cellule che producono cartilagine. I ricercatori stanno aggiungendo proteine fluorescenti, in modo che, se le cellule stanno producendo materiale osseo, una proteina lampeggia in rosso e si possono intraprendere azioni correttive per silenziare i geni indesiderati. Se il reattore funziona correttamente, un’altra proteina lampeggia in verde per la produzione di cartilagine.

“Non è che abbiamo una ricetta e speriamo che funzioni – ha affermato Van Wie -. Piuttosto, stiamo fornendo una ricetta che può essere corretta al volo, in tempo reale. Quindi, non solo il nostro obiettivo è quello di realizzare questa cartilagine a tre strati, ma lo stiamo facendo con feedback correttivi man mano che il processo procede”.

I ricercatori stanno ora studiando come la pressione esercitata sulle cellule staminali influenzi la loro crescita e trasformazione. Oltre alla cartilagine, il lavoro potrebbe avere applicazioni anche in altri ambiti dell’ingegneria tissutale, come legamenti, tessuto cardiopolmonare, renale, epatico o neuronale.

Tedazione Nurse Times

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