Immagine: Public Domain.
I ricercatori della Stanford University School of Medicine hanno scoperto un modo per rigenerare, nei topi e nei tessuti umani, il cuscinetto di cartilagine che si trova nelle articolazioni.
La perdita di questo strato di tessuto scivoloso e che assorbe gli urti, chiamato cartilagine articolare, è responsabile di molti casi di dolori articolari e artrite, che affliggono più di 55 milioni di americani. Quasi un americano adulto su quattro soffre di artrite e molti di più sono gravati da dolori articolari e infiammazioni in generale.
I ricercatori della Stanford hanno scoperto come far ricrescere la cartilagine articolare provocando prima lievi lesioni al tessuto articolare, quindi utilizzando segnali chimici per guidare la crescita delle cellule staminali scheletriche mentre le lesioni guariscono.
Il lavoro è stato pubblicato il 17 agosto sulla rivista Nature Medicine.
“La cartilagine ha praticamente zero potenziale rigenerativo in età adulta, quindi una volta che è ferita o persa, quello che possiamo fare per i pazienti è molto limitato”, ha detto l’assistente Professore di chirurgia Charles KF Chan, Ph.D.
Il lavoro si basa su una precedente ricerca della Stanford University che ha portato all’isolamento delle cellule staminali scheletriche, un tipo di cellula che si auto-rinnova ed è anche responsabile della produzione di ossa, cartilagine e un tipo speciale di cellula che aiuta le cellule del sangue a svilupparsi nel midollo osseo. La nuova ricerca, come le precedenti scoperte su cellule staminali scheletriche umane e di topo, sono state per lo più svolte nei laboratori di Chan e del Professore di chirurgia Michael Longaker, MD.
La cartilagine articolare è un tessuto complesso e specializzato che fornisce un cuscino morbido e elastico alle articolazioni. Quando questa cartilagine è danneggiata da un trauma, una malattia o semplicemente si assottiglia con l’età, le ossa possono sfregarsi direttamente l’una contro l’altra, causando dolore e infiammazione, che alla fine possono provocare l’artrite.
La cartilagine danneggiata può essere trattata attraverso una tecnica chiamata microfrattura, in cui vengono praticati piccoli fori sulla superficie di un’articolazione. La tecnica delle microfratture spinge il corpo a creare nuovo tessuto nell’articolazione, ma il nuovo tessuto non è molto simile alla cartilagine.
“La microfrattura si traduce in quella che viene chiamata fibrocartilagine, che in realtà è più simile al tessuto cicatriziale che alla cartilagine naturale“, ha detto Chan. “Copre l’osso ed è meglio di niente, ma non ha il rimbalzo e l’elasticità della cartilagine naturale e tende a degradarsi in tempi relativamente brevi”.
Vedi anche: Creata una cartilagine artificiale per la sostituzione della cartilagine del ginocchio
La ricerca più recente è nata, in parte, dal lavoro del chirurgo Matthew Murphy, Ph.D., un ricercatore in visita alla Stanford che ora è all’Università di Manchester. “Non ho mai sentito nessuno che avesse veramente capito come funzionava davvero la microfrattura”, ha detto Murphy. “Mi sono reso conto che l’unico modo per capire il processo era osservare cosa fanno le cellule staminali dopo la microfrattura”. Murphy è l’autore principale dell’articolo. Chan e Longaker sono autori co-senior.
“Per molto tempo”, ha detto Chan, “le persone presumevano che la cartilagine degli adulti non si rigenerasse dopo un infortunio perché il tessuto non aveva molte cellule staminali scheletriche che potevano essere attivate. Lavorando su un modello murino, il team ha documentato che la microfrattura ha attivato le cellule staminali scheletriche. Lasciate a se stesse, tuttavia, quelle cellule staminali scheletriche attivate hanno rigenerato la fibrocartilagine nell’articolazione”.
Ma cosa succederebbe se il processo di guarigione dopo la microfrattura potesse essere orientato verso lo sviluppo della cartilagine e lontano dalla fibrocartilagine?
I ricercatori sapevano che mentre l’osso si sviluppa, le cellule devono prima passare attraverso uno stadio cartilagineo prima di trasformarsi in ossa. Avevano l’idea che avrebbero potuto incoraggiare le cellule staminali scheletriche nell’articolazione a iniziare un percorso verso il diventare ossa, ma interrompere il processo nella fase della cartilagine.
I ricercatori hanno utilizzato una potente molecola chiamata proteina morfogenetica ossea 2 (BMP2) per avviare la formazione ossea dopo la microfrattura, ma poi hanno interrotto il processo a metà strada con una molecola che bloccava un’altra molecola di segnalazione importante nella formazione ossea, chiamata fattore di crescita endoteliale vascolare (VEGF).
“Quello che abbiamo ottenuto è stata la cartilagine che è composta dello stesso tipo di cellule della cartilagine naturale con proprietà meccaniche comparabili, a differenza della fibrocartilagine che di solito otteniamo“, ha detto Chan. “Il processo ha anche ripristinato la mobilità dei topi osteoartritici e ridotto significativamente il dolore”.
A dimostrazione del principio che questo percorso potrebbe funzionare anche negli esseri umani, i ricercatori hanno trasferito il tessuto umano in topi allevati per non rigettare il tessuto e sono stati in grado di dimostrare che le cellule staminali scheletriche umane potevano essere indirizzate verso lo sviluppo osseo, ma bloccate a livello della cartilagine.
La fase successiva della ricerca è condurre esperimenti simili su animali più grandi prima di iniziare le sperimentazioni cliniche sull’uomo. Murphy sottolinea che a causa della difficoltà nel lavorare con articolazioni di topo molto piccole, potrebbero esserci alcuni miglioramenti al sistema che si potrebbero apportare lavorando con articolazioni relativamente più grandi.
I primi studi clinici sull’uomo potrebbero essere per persone che hanno l’artrite alle dita delle mani e dei piedi. “Potremmo iniziare con piccole articolazioni e, se funziona, ci sposteremmo verso articolazioni più grandi come le ginocchia”, dice Murphy. “In questo momento, uno degli interventi chirurgici più comuni per l’artrite alle dita è quello di rimuovere l’osso alla base del pollice. In questi casi potremmo provare questa strategia per salvare l’articolazione e se non funziona dobbiamo solo togliere l’osso come avremmo comunque fatto “.
Longaker sottolinea che un vantaggio della loro scoperta è che i componenti principali di una potenziale terapia sono già stati approvati come sicuri ed efficaci dalla FDA. “BMP2 è già stato approvato per aiutare la guarigione delle ossa e gli inibitori del VEGF sono già utilizzati come terapie anti-cancro”, ha detto Longaker. “Questo aiuterebbe ad accelerare l’approvazione di qualsiasi terapia che sviluppiamo”.
La chirurgia sostitutiva delle articolazioni ha rivoluzionato il modo in cui i medici trattano l’artrite ed è molto comune: all’età di 80 anni, una persona su 10 avrà una protesi d’anca e una su 20 avrà un ginocchio sostituito. Ma tale sostituzione articolare è estremamente invasiva, ha una durata di vita limitata e viene eseguita solo dopo che l’artrite colpisce e i pazienti sopportano un dolore duraturo. I ricercatori affermano di poter immaginare un momento in cui le persone saranno in grado di evitare di contrarre l’artrite in primo luogo ringiovanendo la cartilagine delle articolazioni prima che sia gravemente degradata.
Fonte: Nature Medicine
