Riparare la cartilagine attraverso la stimolazione di cellule progenitrici. E’ quanto stanno studiando i ricercatori dell’University of Iowa che sono riusciti ad ottenere una matrice con una composizione simile alla cartilagine nativa e che aderisce fortemente ai tessuti circostanti. Il tessuto della cartilagine rigenerata ha proprietà meccaniche nel range fisiologico di funzionalità della cartilagine nativa.

L’ottimizzazione di questa strategia potrebbe portare a una nuova procedura, mini-invasiva a step unico per la riparazione di questo tessuto. Questo studio è stato pubblicato sulla rivista Arthritis & Rheumatology.

I danni alla cartilagine articolare in seguito a un trauma guariscono raramente, conducono spesso a osteoartrite e sono la rovina degli atleti in tutto il mondo.

Le opzioni chirurgiche attuali per riparare la cartilagine danneggiata da lesioni al ginocchio sono costose, possono avere complicazioni e spesso non sono efficaci nel lungo periodo. Anche dopo l'intervento chirurgico, la degenerazione della cartilagine può progredire portando ad artrite dolorosa.

Un gruppo di ricercatori del dipartimento di ortopedia dell’University of Iowa ha identificato una popolazione di cellule progenitrici condrogeniche migratorie (CPC) che risponde chemotatticamente (viene attirata da una particolare sostanza o da dei fattori) alla morte cellulare e rapidamente ripopola la matrice cartilaginea ferita.

Le CPC essendo delle progenitrici hanno la capacità di differenziarsi in cellule specializzate e precisamente  in cellule del tessuto cartilagineo.

Il team di ricerca con l’utilizzo di queste cellule sta lavorando ad una soluzione con la speranza che si tradurrà in un approccio mini-invasivo, pratico e poco costoso per la riparazione della cartilagine e la prevenzione dell'artrosi.

Lo studio ha valutato se un potente fattore chemiotattico può migliorare la qualità della rigenerazione della cartilagine, ipotizzando che l'aumento del reclutamento delle CPC favorirebbe la formazione della matrice cartilaginea.

"Stiamo creando un idrogel iniettabile, bioattivo che ha la funzione di riparare i danni della cartilagine, di rigenerare la cartilagine e renderla più forte, e, auspicabilmente, ritardare o eliminare lo sviluppo di osteoartrosi ed eliminare la necessità di sostituzione totalmente il ginocchio", ha dichiarato il dr. Yin Yu, uno studente neo-laureato che lavora presso il laboratorio del prof. James Martin, assistente professore di ortopedia e riabilitazione.

Il dr. Yu è il primo autore dello studio, che è sulla copertina del numero di maggio della rivista Arthritis e Rheumatology.

La squadra del prof. Martin aveva precedentemente identificato cellule precursori all'interno della cartilagine normale che possono maturare in un nuovo tessuto cartilagineo. Questa è stata una scoperta sorprendente perché sconvolge l’assunto di lunga data che la cartilagine è uno dei pochi tessuti del corpo che non si ripara.

Il team ha, inoltre, identificato i fattori di segnalazione molecolari che attirano queste cellule precursori, conosciute come cellule progenitrici condrogeniche (CPC), fuori dal tessuto sano circostante nella zona danneggiata e che le stimolano a svilupparsi in nuove cellule sane per dare una cartilagine normale.

Uno dei segnali è chiamato fattore stromale derivato dalle cellule 1 (SDF1), e agisce come un faro per le cellule CPC. Questo composto, assieme ad un fattore di crescita rappresenta la base dell’idrogel.

In un modello sperimentale di danno della cartilagine, Yu ha iniettato l'idrogel insieme all’ SDF1 nei fori del modello di cartilagine. Le cellule precursori sono migrate verso il segnale SDF1 e hanno riempito il ​​luogo della ferita.

L'applicazione successiva di un fattore di crescita ha stimolato le cellule a maturare in cartilagine normale che ha riparato il danno.

"Questo processo ci indica un grande risultato"- ha sottolineato Yu - "La nuova cartilagine si integra perfettamente con il tessuto non danneggiato, ha normali concentrazioni di proteoglicani, buone proprietà strutturali, e si presenta come la cartilagine normale."

Il nuovo tessuto non è meccanicamente resistente come la cartilagine normale, ma il dr. Yu e il prof. Martin immaginano che il carico meccanico, il tipo di stress che viene esercitato durante la terapia fisica ed l’esercizio, potrebbe migliorarne le proprietà meccaniche.

"Non c'è davvero nessuna cura per l'artrosi tranne che per la sostituzione articolare totale, il che non è particolarmente adatto per i pazienti più giovani, perché le articolazioni artificiali si usurano e devono essere sostituiti più volte" ha evidenziato il prof. Martin. "Il nostro approccio mira a sfruttare proprio la capacità del corpo verso la riparazione, e quello che abbiamo dimostrato è che la cartilagine ha un potenziale rigenerativo, basta manipolarlo nella giusta maniera."

Per tradurre tale approccio in una terapia che possa essere somministrata a persone nella “real life”, la squadra deve ora includere il fattore di crescita nel gel in modo tale che vi sia un rilascio graduale del segnale attrattore SDF1 seguito dal fattore di crescita. Martin e Yu hanno collaborato con il professore Aliasger Salem, che ha progettato il gel.

Il team di ricerca ha in programma di iniziare la sperimentazione sugli animali entro un anno e, se i risultati saranno buoni, sperano di essere pronti per iniziare la sperimentazione umana entro cinque anni.

Emilia Vaccaro

Yin Yu et al. Use of Recombinant Human Stromal Cell–Derived Factor 1α–Loaded Fibrin/Hyaluronic Acid Hydrogel Networks to Achieve Functional Repair of Full-Thickness Bovine Articular Cartilage Via Homing of Chondrogenic Progenitor Cells. Arthritis & Rheumatology  DOI: 10.1002/art.39049

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/art.39049/abstract