Gli scienziati hanno sviluppato un innovativo metodo per fermare o invertire la disabilità e il dolore causati dalla malattia degenerativa del disco nella colonna vertebrale, utilizzando terapie cellulari. Questo è quanto emerge da uno studio di proof-of-concept pubblicato su una rinomata rivista scientifica.
I ricercatori della Duke Pratt School of Engineering della Duke University, situata a Durham, nella Carolina del Nord, hanno creato nuovi biomateriali capaci di richiamare cellule riparative al nucleo polposo (NP), bloccando efficacemente il dolore associato alla degenerazione del disco.
Il nucleo polposo è l’ammortizzatore «gelatinoso» che si trova tra i dischi spinali. Secondo i ricercatori, il tessuto NP distribuisce la pressione e consente la mobilità della colonna vertebrale, contribuendo ad alleviare il mal di schiena.
La malattia degenerativa del disco è una condizione spinale comune che insorge a causa della rottura dei dischi intervertebrali. Colpisce maggiormente le persone anziane, poiché i dischi tendono a consumarsi e perdono la loro capacità di assorbire gli urti. Questa condizione può portare a complicazioni ulteriori, come l’artrite.
Migliorare i Metodi Esistenti
Studi precedenti hanno dimostrato che il reimpianto delle cellule NP può ritardare la degenerazione del disco, affermano i ricercatori.
Tuttavia, Aubrey Francisco del Dipartimento di Ingegneria Biomedica della Duke sottolinea che, sebbene molte aziende abbiano proposto strategie per la somministrazione delle cellule nel tentativo di fermare la degenerazione del disco, questi metodi sono spesso scarsi, inefficaci e «consentono alle cellule di migrare rapidamente fuori e lontano dal sito di iniezione.»
Lori Setton, del Dipartimento di Ingegneria Biomedica e del Dipartimento di Chirurgia Ortopedica della Duke, spiega:
«Il nostro obiettivo principale era creare un materiale che fosse liquido all’inizio, gelificandosi dopo l’iniezione nello spazio del disco e mantenendo le cellule nel punto in cui erano necessarie. Un secondo obiettivo era fornire alle cellule segnali ambientali per promuovere la loro persistenza e biosintesi.»
Come Funzionano i Biomateriali
I nuovi biomateriali funzionano mantenendo le cellule in posizione e innescando un processo che imita la laminina, una proteina presente nel tessuto NP nativo.
Questo nuovo metodo fornisce un richiamo di cellule riparative. Credito fotografico: Aubrey Francisco.
Setton chiarisce che la laminina è normalmente presente nei dischi giovanili ma non degenerati. Questa proteina consente alle cellule iniettate di attaccarsi e rimanere in posizione con il biomateriale somministrato.
In aggiunta, la laminina potrebbe anche permettere alle cellule di sopravvivere più a lungo, oltre a favorire la produzione di «matrice extracellulare appropriata o sottostruttura dei dischi che contribuisce a fermare la degenerazione».
Con questo in mente, gli scienziati hanno ideato un «mix di gel» progettato per reintrodurre le cellule NP nell’area del disco intervertebrale (IVD).
Il gel è composto da tre elementi: una proteina laminina-111, modificata chimicamente, e due idrogel di polietilenglicole (PEG) che si legano alla laminina modificata. Una volta iniettato, questo gel mantiene le cellule nella posizione desiderata.
Il gel è stato testato in ratti, iniettato nelle code in modo simile a come verrebbero somministrate le cellule a un paziente. L’ago è stato mantenuto in posizione nello strato esterno sottile delle code per un minuto mentre il gel penetrava nella zona IVD del ratto.
Risultati Preliminari Positivi
I risultati hanno dimostrato che il gel ha iniziato a solidificarsi dopo 5 minuti e si è stabilizzato dopo 20 minuti.
Utilizzando un biomarcatore luciferase per monitorare il progresso dei biomateriali, i ricercatori hanno osservato che più cellule sono rimaste sul posto 14 giorni dopo l’iniezione quando somministrate con il nuovo carrier biomateriale, rispetto alle cellule fornite tramite metodi che richiedono una sospensione liquida, in cui le cellule generalmente rimangono sul posto per soli 3 o 4 giorni.
Setton afferma che i risultati preliminari di questo studio potrebbero avere un impatto significativo sul futuro della terapia cellulare. Aggiunge:
«Il concetto è che queste cellule saranno stimolate a produrre una matrice in grado di supportare la rigenerazione dei tessuti o arrestare la degenerazione. Ulteriori studi che valutano l’altezza del disco o l’idratazione della matrice dopo la somministrazione delle cellule sarebbero cruciali per raggiungere questo obiettivo.»
Prospettive Future e Nuove Ricerche
Nel 2024, l’interesse per le terapie cellulari e biomateriali continua a crescere nel campo della medicina rigenerativa. Ricerche recenti hanno evidenziato come l’uso di tecnologie avanzate, come l’ingegneria tissutale e le cellule staminali, possa potenziare ulteriormente i risultati clinici.
Ad esempio, studi recenti hanno dimostrato che l’integrazione di fattori di crescita e segnali biochimici può migliorare la capacità delle cellule riparative di adattarsi e proliferare nel microambiente del disco intervertebrale. Questi approcci potrebbero rivoluzionare il modo in cui trattiamo le malattie degenerative della colonna vertebrale.
Inoltre, la combinazione di biomateriali con tecniche di imaging avanzate consente una valutazione più accurata della rigenerazione tissutale nel tempo. È fondamentale continuare a monitorare e valutare l’efficacia di queste nuove terapie, per garantire che possano portare a risultati clinici ottimali.
In conclusione, la ricerca sui biomateriali e le terapie cellulari rappresenta una frontiera promettente per il trattamento delle malattie spinali, e mentre ci avviciniamo a nuove scoperte, le speranze per migliorare la qualità della vita dei pazienti affetti da disabilità spinali aumentano.
