È italiana la straordinaria ricerca che ha unito la scienza dei nanomateriali biomimetici e la medicina neuro-rigenerativa, basata sulle cellule staminali cerebrali umane, al fine di sviluppare in laboratorio dei nanomateriali di natura biologica che potrebbero avere un ruolo importante nel campo delle neuroprotesi per la cura delle lesioni spinali. Partendo da queste due branche della ricerca scientifica, è stato dapprima progettato al computer in tutte le sue caratteristiche e poi letteralmente sintetizzato in laboratorio, utilizzando nanomateriali biologici, un tessuto nervoso umano tridimensionale, composto da neuroni umani maturi e relative cellule di supporto (glia) funzionalmente attive.

Neuroprotesi: creato in Italia il primo tessuto nervoso umano in laboratorio
PH: foggiatoday.it

I nanomateriali sono stati sintetizzati sotto forma di gel e dotati delle proprietà meccaniche e biomimetiche necessarie a supportare e direzionare lo sviluppo delle staminali cerebrali. Questi gel non sono altro che peptidi auto-assemblanti (SAP), che grazie alle loro proprietà uniche di biocompatibilità, purezza e versatilità, svolgono un ruolo primario nel panorama della nanomedicina internazionale applicata alla ricostruzione dei tessuti biologici. Come spiegano i ricercatori:

«Nello studio si dimostra per la prima volta che con tali materiali interamente sintetici e progettati a livello molecolare in laboratorio è possibile ottenere strutture cellulari nervose complesse, dotate di attività elettrica, ottenute da cellule staminali neurali umane. Ciò consente di avere un modello di network di cellule nervose in laboratorio in cui testare futuri farmaci, minimizzando così la sperimentazione animale, ma soprattutto costituisce un primo “patch” nervoso potenzialmente utilizzabile in clinica in futuro. Difatti da un lato sono stati utilizzati solo componenti già approvati in tal senso (es. cellule staminali neurali umane, materiali peptidici sintetici), evitando ad esempio ogni derivato animale, e dall’altro si è visto come effettivamente quando tale “patch” viene fatto maturare in laboratorio e successivamente trapiantato in lesioni al midollo spinale incrementa la rigenerazione nervosa».

I costrutti ottenuti sono delle vere e proprie “protesi nervose”, che sono testate in animali con lesioni al midollo spinale. Lo studio, condotto da un team di ricerca del CNTE (Center for Nanomedicine and Tissue Engineering) dell’IRCCS Casa Sollievo della Sofferenza di San Giovanni Rotondo, insieme all’ASST Grande Ospedale Metropolitano Niguarda di Milano, l’Università di Milano Bicocca e le Associazioni No profit per la ricerca e la cura delle malattie degenerative Revert, è stato pubblicato il 25 marzo 2019 sulla prestigiosa rivista scientifica internazionale PNAS con il titolo “Idrogel multi-funzionalizzati supportano la maturazione di cellule staminali neurali umane in colture cellulari tridimensionali e la rigenerazione nervosa in lesioni al midollo spinale”. Il  corresponding author della ricerca è il dott. Fabrizio Gelain, dell’Unità Ingegneria Tissutale, Fondazione Istituto di Ricovero e Cura a Carattere Scientifico Casa Sollievo della Sofferenza,coadiuvato dal prof. Angelo Vescovi.

Poiché le cellule utilizzate in questi studi sono le stesse staminali cerebrali di grado clinico in uso sui pazienti delle sperimentazioni in pazienti SLA e sclerosi multipla dal prof. Angelo Vescovi, l’applicabilità sul paziente è molto vicina. Lo studio, infatti, è ramo essenziale del progetto congiunto IRCCS Casa Sollievo e Revert Onlus per una sperimentazione clinica su pazienti mielolesi programmata entro i prossimi 2-3 anni.

«Va sottolineato come avendo scelto di utilizzare sia cellule già impiegate in test clinici sia biomateriali biocompatibili, sintetici e composti al 99% da acqua, questo mix di cellule e biomateriali, risulta potenzialmente utilizzabile in clinica in futuro — scrivono gli autori —. Questa “produzione sartoriale” nei confronti della patologia di interesse, in questo caso delle lesioni midollari, potrebbe ispirare altre terapie promettenti per la medicina rigenerativa anche nell’ambito della ricostruzione di pelle, cartilagine e di tessuto cardiaco infartuato».

Che cosa potrà accadere in futuro?

I ricercatori intendono  avviare una sperimentazione in un modello in vivo più simile all’uomo, perché i risultati ottenuti potrebbe essere potenzialmente utilizzati in ambito clinico . Non si tratta, dunque, di un lavoro di ricerca di base ma dell’idea di uno studio che possa essere traslato nella clinica. La missione prioritaria del CNTE è sempre stata quella della ricostruzione delle lesioni croniche e sub-acute al midollo spinale. Rispetto ai precedenti lavori in quest’ambito pubblicati anni fa ora si hanno due preziosissimi vantaggi:

  1. Poter utilizzare bioprotesi interamente composte da peptidi customizzati, cioè progettate specificatamente per la rigenerazione del midollo spinale;
  2. Avere sondato le nuove potenzialità offerte dal trapianto di cellule staminali neurali umane pre-differenziate.

Questi miglioramenti devono ora essere combinati, in un approccio unico al mondo, per finalizzare la ricerca preclinica. In caso di esito positivo potrà essere avviata la sperimentazione clinica in pazienti mielolesi. Vista la trasversalità della tecnologia di questi biomateriali innovativi, è oramai ben avviata la formazione di un network di ricerca di eccellenza con altri gruppi di ricerca con lo scopo di sviluppare nuove neuroprotesi per la rigenerazione di altre lesioni nervose (es. trauma cranico), di altri tessuti (es. pelle, cuore) e per il miglioramento di terapie cellulari già utilizzate in clinica (es. trapianto isole pancreatiche).

 

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