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Speranza per l’iniezione di cellule per rigenerare i dischi della colonna vertebrale

Gli scienziati hanno sviluppato un nuovo metodo per fermare o invertire la disabilità e il dolore causato dalla malattia degenerativa del disco nella colonna vertebrale utilizzando terapie cellulari, secondo uno studio di proof-of-concept pubblicato sulla rivista.

I ricercatori della Duke Pratt School of Engineering della Duke University di Durham, nella Carolina del Nord, hanno sviluppato nuovi biomateriali in grado di fornire un richiamo di cellule riparative al nucleo polposo (NP), bloccando efficacemente il dolore causato dalla malattia degenerativa del disco.

L’NP è l’ammortizzazione “gelatinosa” che si trova tra i dischi spinali. Secondo i ricercatori, il tessuto NP distribuisce la pressione e fornisce la mobilità della colonna vertebrale, aiutando a lenire il mal di schiena.

La malattia degenerativa del disco è una condizione spinale comune causata dalla rottura dei dischi intervertebrali. È più probabile che si verifichi quando una persona invecchia, dove i dischi iniziano a consumarsi e perdono la capacità di attutire la colonna vertebrale. Questo può portare a ulteriori complicazioni, come l’artrite.

Migliorare i metodi esistenti

Precedenti ricerche di laboratorio hanno dimostrato che il reimpianto delle cellule NP può ritardare la degenerazione del disco, dicono i ricercatori.

Ma Aubrey Francisco del Dipartimento di Ingegneria Biomedica della Duke afferma che, sebbene molte aziende offrano strategie di consegna delle cellule nel tentativo di fermare la degenerazione del disco, i metodi sono scarsi, inefficaci e “consentono alle cellule di migrare rapidamente fuori e lontano dal sito di iniezione. “

Lori Setton del Dipartimento di Ingegneria Biomedica e il Dipartimento di Chirurgia Ortopedica del Duca, afferma:

“Il nostro obiettivo principale era creare un materiale che fosse liquido all’inizio, gel dopo l’iniezione nello spazio del disco e mantenere le cellule nel punto in cui erano necessarie. Il nostro secondo obiettivo era creare un materiale che fornisse il consegnato le cellule con i segnali ambientali per promuovere la loro persistenza e biosintesi “.

Come funzionano i biomateriali

Il modo in cui funzionano i nuovi biomateriali è mantenere le cellule in posizione e innescare un processo che imita la laminina, una proteina presente nel tessuto NP nativo.

Diagramma dell'area di trattamento
Il nuovo metodo fornisce una ripresa di cellule riparative. Credito fotografico: Aubrey Francisco.

Setton spiega che la laminina si trova di solito nei dischi giovanili ma non degenerati. La proteina consente alle cellule iniettate di attaccarsi e rimanere in posizione con il biomateriale erogato.

Setton aggiunge che la laminina potrebbe anche consentire alle cellule di sopravvivere per un periodo più lungo, oltre a produrre più “la matrice extracellulare appropriata o la sottostruttura strutturale dei dischi che aiuta a fermare la degenerazione”.

Con questo in mente, gli scienziati hanno sviluppato un “mix di gel” progettato per reintrodurre le cellule NP nell’area del disco intervertebrale (IVD).

Il gel è costituito da tre componenti; proteina laminina-111 – che è stata modificata chimicamente – e due idrogel di polietilenglicole (PEG) che possono attaccarsi alla laminina modificata. Una volta iniettato, il gel mantiene le cellule in posizione.

Questo gel è stato iniettato nelle code dei ratti, allo stesso modo in cui le cellule sarebbero state consegnate a un paziente. L’ago è stato tenuto in posizione nello strato esterno sottile delle code per un minuto mentre il gel entrava nella zona IVD del ratto.

Risultati preliminari positivi

I risultati mostrano che il gel ha iniziato a solidificarsi dopo 5 minuti e dopo 20 minuti è stato impostato.

Utilizzando un biomarcatore luciferase per monitorare il progresso dei biomateriali, i ricercatori sono stati in grado di vedere che più cellule sono rimaste sul posto 14 giorni dopo l’iniezione quando condotte con il nuovo carrier biomateriale, rispetto alle cellule fornite tramite metodi che richiedono una sospensione liquida, in cui le cellule di solito rimangono sul posto per 3 o 4 giorni.

Setton afferma che i risultati preliminari di questo studio potrebbero avere un impatto positivo sul futuro della terapia cellulare. Lei aggiunge:

“Il concetto è che queste cellule saranno promosse per produrre una matrice in grado di supportare la rigenerazione dei tessuti o arrestare la degenerazione.Un ulteriori studi che valutano l’altezza del disco o l’idratazione della matrice in seguito alla consegna delle cellule sarebbero importanti per raggiungere questo obiettivo. “.

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