20/12/2016

Patch di staminali tridimensionali per riparare il muscolo cardiaco

Jang J, Park HJ, Kim SW, Cho DW, et al. 3D printed complex tissue construct using stem cell-laden decellularized extracellular matrix bioinks for cardiac repair. Biomaterials 2016;112:264-274.

Le malattie cardiovascolari ischemiche sono la principale causa di morbilità e mortalità in tutto il mondo. L’insufficienza cardiaca cronica di solito inizia con la perdita progressiva di cardiomiociti causata dalle aree necrotiche e dall’apoptosi.

La terapia cellulare si è rivelata un promettente metodo per raggiungere un miglioramento funzionale nelle malattie ischemiche del cuore, attraverso il trasferimento intra-coronarico di cellule staminali. Alcune criticità limitano,tuttavia, l’efficacia di queste cellule a causa del microambiente ostile del miocardio danneggiato.

Sino ad ora sono stati tentati numerosi approcci per cercare di prolungare la sopravvivenza delle cellule, attraverso biomateriali funzionali, fattori pro-angiogenici, cellule geneticamente modificate o vettori di tipo patrimoniale (Ban K, et al. Cell therapy with embryonic stem cell-derived cardiomyocytes encapsulated in injectable nanomatrix gel enhances cell engraftment and promotes cardiac repair. ACS Nano 2014).

In particolare, è stato dimostrato che la consegna delle cellule attraverso un sistema di patch funzionalizzato (ad esempio, un foglio di cellule ingegnerizzate) può essere un’alternativa interessante per ottenere l’erogazione di un maggior numero di cellule nel sito desiderato (Leor J, et al. Bioengineered cardiac grafts a new approach to repair the infarcted myocardium? Circulation, 2000).

Questi sistemi di patch cellulari hanno raggiunto risultati importanti, ma la scarsa integrazione biofisica per l’assenza di plessi vascolari organizzati all’interno della piattaforma rimane il principale ostacolo a un elevato livello di riparazione funzionale del danno miocardico.

Un ulteriore passo avanti è stato compiuto con la stampa delle cellule in 3D che si è rivelata una tecnologia promettente per la produzione di tessuti tridimensionali che imitano sia la forma esterna che l’architettura interna dei tessuti nativi (Derby B, et al. Printing and prototyping of tissues and scaffolds. Science, 2012).

In questo studio i ricercatori coreani hanno sviluppato un patch in 3D di cellule staminali prevascolarizzato attraverso l’organizzazione spaziale di cellule staminali progenitrici cardiache mesenchimali. Le principali caratteristiche di questi patch cardiaci sono il modello 3D e l’utilizzo di bio inchiostro (bioink) tessuto-specifico. Per la realizzazione di quest’ultimo sono state utilizzate matrici extracellulari decellularizzate (dECM).

I ricercatori hanno quindi ottenuto un composto di cellule sospese in una soluzione pre-gel liquida che hanno poi stampato su una superficie o un ponteggio 3D mediante estrusione meccanica.  Durante il processo di stampa la soluzione bioink è stata gelificata attraverso reticolanti per polimeri, lasciando le cellule intatte e vitali.  Il costrutto bioink finale è stato un idrogel che vincola fisicamente le cellule sospese.

Secondo gli autori è stata proprio la combinazione di questi due aspetti a promuovere la vascolarizzazione, il prolungamento della sopravvivenza delle cellule e il rimodellamento tissutale dopo il trapianto del patch. Inoltre, il patch di cellule staminali pre-vascolarizzato, ha offerto maggiori effetti terapeutici, tra cui la riduzione della fibrosi e diversi effetti promozionali di cardiomiogenesi e neovascolarizzazione del miocardio danneggiato.

Saranno certamente necessari ulteriori trial per individuare gli esatti parametri strutturali (ad esempio, numero di cellule, rapporto di cellule e spessore della struttura 3D). Ma le terapie con cellule staminali patch-based stanno dimostrato un’efficacia avanzata rispetto agli approcci con singole componenti.

E, anche se esistono ancora limiti intrinseci di studi clinici, questa tecnica può aprire nuove strade per il trapianto di cellule con elevata capacità rigenerativa dei tessuti ischemici.

N.B. Le news sono un riassunto fedele dell’articolo originale e non riflettono la posizione ufficiale del CNT

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