Biomimetica: nuovi materiali per pazienti colpiti da metastasi ossea

Le metastasi ossee non prendono origine nell’osso stesso, bensì sono causate dalla migrazione di cellule di un tumore primario verso altri organi e tessuti. L’osso è uno dei bersagli più facili: secondo i dati riportati dall’Associazione italiana di oncologia medica (AIOM), ogni anno in Italia si contano circa 35.000 nuovi casi di metastasi ossee. Ad oggi non esiste una cura effettiva e, di conseguenza, l’approccio clinico attuale non consente di ottenere la ricostituzione del tessuto osseo e il trattamento del tumore localmente. Il forte impatto sulla qualità di vita dei pazienti e l’urgente necessità di cure hanno reso quello della metastasi ossea un ambito largamente studiato dalla ricerca.

Il progetto DINAMICA si inserisce proprio in questo contesto, ponendosi come obiettivo quello di implementare e validare materiali biomimetici come una nuova strategia terapeutica rivoluzionaria per il trattamento delle metastasi ossee. Questo progetto, guidato dal Centro di Osteoncologia – Tumori Rari e Testa Collo dell’Istituto Romagnolo per lo Studio dei Tumori “Dino Amadori”, prevede anche una collaborazione con l’Università di Bologna, in particolare con il BioEngLab del Centro Interdipartimentale di Ricerca Industriale Scienze della Vita (CIRI-SDV) e Tecnologie per la Salute, che ha sede al Campus di Cesena.

Lo scopo del progetto DINAMICA

Quando si è in presenza di un tumore solido, è possibile che, con la progressione della malattia, alcune cellule tumorali si stacchino dal tumore primario e inizino a migrare e spostarsi in organi e tessuti adiacenti, dando così origine a nuovi siti di metastasi. L’infiltrazione di cellule tumorali nell’osso è responsible di un indebolimento del tessuto, che, a causa dell’elevata fragilità, può andare incontro più facilmente a fratture.

A causa della scarsità di cure contro la metastasi ossea nasce il progetto DINAMICA, che si propone da un lato di bloccare la crescita tumorale, dall’altra di favorire la rigenerazione del tessuto osseo. L’idea centrale è quella di creare dei sostituti biologici biocompatibili e funzionali in grado di ripristinare la struttura danneggiata o del tutto mancante dell’osso metastatico. Per questo, i ricercatori si avvaleranno di materiali biomimetici all’avanguardia nella rigenerazione tissutale:

• impianti porosi con struttura gerarchicamente organizzata e caratteristiche morfologico-strutturali e biomeccaniche dell’osso naturale;
• paste iniettabili a base di calcio-fosfati miscelati con polimeri naturali;
• impianti derivati da processi di trasformazione biomorfici con uniche proprietà strutturali.

Ma non solo. Questi tre impianti verranno funzionalizzati con una molecola a target osseo, in grado di inibire il riassorbimento osseo, e con un farmaco antitumorale. In questo modo sarà possibile ottenere un device impiantabile mutlifunzionale, efficace sia nella rigenerazione della matrice ossea sia nel trattamento locale della malattia.

Come verranno testati questi nuvoi materiali?

In una prima fase i materiali verranno sintetizzati e caratterizzati per valutarne la capacità di riprodurre la struttura e le proprietà del tessuto osseo e svolgerne la funzione durante il processo di riparazione. Successivamente, i device verranno funzionalizzati sia con una combinazione di farmaci, uno che inibisce il riassorbimento osseo (antiRANKL) e un antitumorale (inibitore di mTOR) per le metastasi mammarie e renali, sia con un solo farmaco a target osseo per le metastasi ossee da altri tumori solidi. In parallelo a questi studi, il BioEngLab, collaboratore del progetto, si focalizzerà sullo sviluppo di modelli matematici per ottimizzare gli esperimenti, definire le condizioni da vautare e predire la risposta ai farmaci utilizzati.

In una fase successiva, i device verranno studiati in sistemi in vitro di colture di cellule tumorali e ossee stabilizzate e sistemi di colture primarie isolate da pazienti con metastasi ossea. Infine, per validare le proprietà regenerative di integrazione, di osteosintesi e terapeutiche contro le cellule tumorali, i device verranno testati su tessuti ossei ex vivo sani e metastatici.

Questi device rivoluzionari proposti da DINAMICA si propongono come un nuovo dispositivo mutlifunzionale, in grado di combinare terapia antitumorale e rigenerazione del tessuto osseo. Se supereranno la validazione in vitro e ex vivo, è possibile che possano passare a studi clinici ed arrivare, infine, nella pratica clinica, dove potrebbero essere integrati nel trattamento di pazienti con metastasi ossea.