Ossa/staminali che promuovono la rigenerazione-Immagine Credit Public Domain.
Secondo un nuovo studio l’espansione della sutura sagittale induce la proliferazione delle cellule staminali scheletriche e sostiene la rigenerazione endogena delle ossa del cranico.
I bambini piccoli e i topi appena nati possono guarire naturalmente i danni alle ossa che formano la parte superiore del cranio, ma questa capacità si perde negli adulti. In un nuovo studio pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences, i ricercatori dell’Università di Pittsburgh hanno sviluppato un nuovo approccio che ha promosso la rigenerazione ossea nei topi senza l’impianto di tessuto osseo o biomateriali.
Spiegano gli autori:
“Questo lavoro descrive la scoperta che una “attivazione” di una sutura calvariale, sotto forma di espansione meccanica controllata, può aumentare il numero di cellule staminali scheletriche craniche (cSSC) presenti nella sutura e può, di conseguenza, sostenere la rigenerazione delle cellule staminali craniche nei difetti ossei che altrimenti non sarebbero in grado di guarire. Significativamente, dimostriamo che utilizzando questa strategia, la rigenerazione ossea avviene senza impianti di biomateriali o altri tessuti osteogenici all’interno dei difetti ossei. Pertanto, l’espansione della sutura indotta meccanicamente potrebbe essere utilizzata per sfruttare le cSSC in impegnative procedure di rigenerazione dell’osso cranico. La stessa strategia potrebbe essere validata per attivare altre nicchie di cellule staminali scheletriche dello scheletro e favorire la rigenerazione di difetti ossei di altri segmenti scheletrici“.
La tecnica utilizza un dispositivo simile a un filo ortodontico utilizzato per riallineare i denti, per allungare con cura il cranio lungo le sue suture, attivando le cellule staminali scheletriche che risiedono in queste cuciture sinuose. Nei topi adulti, la tecnica ha riparato i danni al cranio che altrimenti non sarebbero guariti da soli.
“Il nostro approccio si ispira ai bambini perché hanno una straordinaria capacità di rigenerare i difetti ossei nelle ossa craniche che costituiscono la parte superiore del cranio”, ha affermato l’autore senior Giuseppe Intini, DDS, Ph.D., Professore associato di parodontologia e prevenzione odontoiatria presso la Pitt School of Dental Medicine, membro del McGowan Institute for Regenerative Medicine e ricercatore presso l’UPMC Hillman Cancer Center.
“Sfruttando la capacità di guarigione del corpo con le autoterapie, possiamo stimolare l’osso a guarire se stesso. Speriamo di basarci su questa ricerca in futuro per sviluppare nuove terapie per le persone“.
Traumi, difetti congeniti e interventi chirurgici per curare il cancro o altre malattie sono cause comuni di danni al cranio. Dopo che le persone raggiungono l’età di circa 2 anni, tali lesioni non guariscono più da sole.
“Nei bambini, le ossa craniche non sono completamente fuse, quindi le suture in cui risiedono le cellule staminali sono ancora aperte”, ha detto Intini. “Ci siamo chiesti se le suture non fuse avessero qualcosa a che fare con la capacità rigenerativa ossea osservata nei bambini e abbiamo ipotizzato che avremmo potuto decodificare questo negli adulti aprendo meccanicamente le suture per attivare la nicchia delle cellule staminali e aumentare il numero di cellule staminali“.
Nei topi, che hanno uno sviluppo del cranio molto simile a quello umano, i ricercatori hanno utilizzato un dispositivo di distrazione ossea per applicare con attenzione una forza di trazione controllata alle ossa craniche, abbastanza forte da allargare leggermente le suture, ma non abbastanza da causare una frattura. Utilizzando il sequenziamento dell’RNA a cellula singola e la microscopia con immagini dal vivo, hanno scoperto che il numero di cellule staminali nelle suture espanse di questi animali è quadruplicato.
Di conseguenza, i topi trattati con il dispositivo hanno rigenerato l’osso per guarire un grosso difetto nel cranio.
“Se riesci ad attivare efficacemente la nicchia delle cellule staminali, puoi aumentare il numero di cellule staminali e sostenere la rigenerazione dei difetti ossei“, ha affermato Intini. “Sorprendentemente, abbiamo dimostrato che il difetto può guarire anche se è lontano dalla sutura“.
Astratto grafico:Prx1/Prrx1 è altamente espresso nelle cellule progenitrici delle suture craniche di topi di 4 giorni. I punti rappresentano singole celle e i valori numerici sugli assi Y indicano il livello di espressione genica. (6 topi/gruppo). Credito: Atti della National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2120826120
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Sebbene l’approccio sia stato efficace nella guarigione di topi scheletricamente maturi di 2 mesi, l’età che si traduce approssimativamente in giovane età adulta negli esseri umani, non ha funzionato nei roditori di 10 mesi o di mezza età.
“Nei topi più anziani, la quantità di cellule staminali nelle suture calvariali è molto bassa, quindi l’espansione di questa nicchia non è altrettanto efficace nell’aumentare la capacità di guarigione”, ha spiegato Intini. “Superare questa sfida è al centro della ricerca futura”.
“Gli attuali trattamenti per i danni al cranio sono solitamente innesti ossei o impianto di biomateriali che fungono da impalcature per la rigenerazione ossea, ma questi approcci non sono sempre efficaci e comportano rischi”, ha affermato Intini.
I ricercatori stanno studiando come le loro scoperte potrebbero essere utilizzate per informare nuove terapie nelle persone, non solo per curare le lesioni del cranio, ma anche le fratture delle ossa lunghe come il femore. I dispositivi di distrazione ossea sono già utilizzati per trattare determinate condizioni come un difetto alla nascita chiamato craniosinostosi, in cui le ossa craniche si fondono troppo presto, quindi l’espansione di questa tecnica per promuovere la rigenerazione ossea potrebbe essere un obiettivo futuro degli studi clinici.
Intini e il suo team stanno anche studiando approcci non meccanici per attivare le cellule staminali scheletriche come i farmaci.
Fonte:PNAS
