Gli ingegneri della University of California di San Diego hanno sviluppato tessuti ossei biomimetici che un giorno potrebbero fornire nuovo midollo osseo ai pazienti che necessitano di trapianto di midollo osseo.
Il trapianto di midollo osseo è utilizzato per trattare i pazienti con malattie del midollo osseo. Prima di un trapianto, al paziente vengono somministrate dosi di radiazioni, a volte in combinazione con altri farmaci, per uccidere tutte le cellule staminali esistenti nel midollo osseo del paziente. Questo pre-trattamento ha lo scopo di migliorare il successo del trapianto creando spazio per il nuovo midollo, consentire alle cellule del donatore di sopravvivere e crescere senza la concorrenza di cellule proprie del paziente. Ma questo trattamento ha spesso effetti collaterali dannosi, come nausea, affaticamento, perdita di fertilità e altro.
( Vedi anche:Scoperte cellule staminali nel midollo osseo che rigenerano sia l’ osso che la cartilagine).
Per affrontare questi problemi, un team guidato dal Prof. Shyni Varghese, bioingegnere presso la UC di San Diego Jacobs School of Engineering ha sviluppato un impianto simile alle ossa umane che offre alle cellule del donatore uno proprio spazio per vivere e crescere senza concorrenza, eliminando la necessità di spazzare via la preesistenti cellule dell’ospite.
“Abbiamo prodotto un tessuto osseo accessorio che può ospitare separatamente le cellule del donatore. In questo modo, siamo in grado di mantenere in vita le cellule ospiti e bypassare l’ irradiazione”, ha spiegato il Prof. Varghese.
I ricercatori hanno sviluppato un tessuto osseo funzionale che può essere riempito con le cellule da donatori e impiantato sotto la pelle dei topi. Le cellule del donatore sono sopravvissute per almeno sei mesi ed hanno fornito i topi di nuove cellule del sangue.
Varghese e il suo team hanno pubblicato il loro lavoro l’8 maggio in PNAS .
“In futuro, il nostro lavoro potrebbe contribuire a migliori terapie per la malattia del midollo osseo”, ha detto Yu-Ru (Vernon) Shih, un ricercatore nel laboratorio di Varghese e primo autore dello studio.
Varghese avverte che questi impianti sono limitati ai pazienti con malattie del midollo osseo non maligne, dove non ci sono eventuali cellule cancerose che devono essere eliminate. Gli esempi includono anemia aplastica, bassi livelli di emocromo e attacco immunitario del midollo osseo causato da cellule staminali del midollo osseo difettose o anomale.
Gli impianti imitano la struttura delle ossa lunghe del corpo e presentano un vano osso esterno e un compartimento osseo interno. Sono costituiti da una matrice idrogel porosa. La matrice esterna contiene minerali di fosfato di calcio che consentono la differenziazione in cellule ossee. La matrice interna ospita cellule staminali del donatore che producono le cellule del sangue.
Quando impiantate sotto la pelle dei topi, le strutture maturate in tessuti ossei che hanno una rete di vasi sanguigni e un midollo osseo all’interno, forniscono nuove cellule del sangue. Dopo quattro settimane, i ricercatori hanno scoperto che il midollo impiantato conteneva un mix di cellule dell’ospite e del donatore ed hanno anche trovato questo mix in circolo nel sangue dei topi, anche dopo 24 settimane.
Secondo i ricercatori, questi risultati sono significativi perché indicano che: il midollo impiantato è funzionale; le cellule donate possono crescere e sopravvivere per lunghi periodi di tempo in presenza di cellule ospiti e che le cellule dell’ospite e le cellule del donatore possono viaggiare tra il midollo impiantato e la circolazione sanguigna tramite il sangue dell’ospite e la rete di vasi che si è formata nel tessuto osseo impiantato.
In un’altra serie di esperimenti, i ricercatori hanno prelevato cellule staminali dal midollo impiantato e le hanno trapiantate in un secondo gruppo di topi che avevano le cellule staminali del midollo distrutte da radiazioni e farmaci. Essi hanno scoperto che le cellule trapiantate si erano diffuse nel sangue di questi topi.
“Abbiamo fatto questi esperimenti per dimostrare che le cellule del midollo osseo derivate da tessuti ossei ingegnerizzati, funzionano in modo simile all’osso nativo”, ha concluso Shih.
Fonte: UC San Diego
