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Un modello in vitro per l’osso

L’incremento della popolazione in fase di invecchiamento comporta una crescente incidenza delle fratture ossee conseguenti all’osteoporosi. Per una terapeutica avanzata in materia di osteoporosi, occorre comprendere i meccanismi della fisiologia ossea.
Un modello in vitro per l’osso
L’osso è un tessuto dinamico sottoposto a formazione continua e riassorbimento, attraverso la comunicazione coordinata tra osteoblasti (Ob) e osteoclasti (Oc). I carichi meccanici costituiscono un modulatore importante dell’architettura ossea e della fisiologia cellulare, svolgendo un ruolo rilevante nell’omeostasi del tessuto osseo. Anche se esistono parecchi modelli in vitro di coltura concomitante Ob/Oc per l’esecuzione di test di biomateriale, si sa poco sulla comunicazione cellulare in tale sistema sottoposto a stimolazione meccanica.

Per testare nuovi componenti bioattivi ai fini della terapia dell’osteoporosi, gli scienziati impegnati nel progetto BONEMIMIC (3D tissue-engineered model of bone adaptation) hanno sviluppato un sistema per simulare in vitro il processo di normale rimodellamento osseo. Tale sistema comprende uno scaffold con cellule staminali mesenchimali o monociti, che potrebbero essere attivati per differenziarsi in cellule Ob e Oc. È stato profuso un vasto impegno per ottimizzare la coltura cellulare, le condizioni di differenziazione nel bioreattore e l’ambiente 3D che simulava l’osso naturale.

Per riassumere il carico meccanico provato dall’osso, i ricercatori hanno applicato nel sistema di coltura una tensione di attrito di fluido e hanno analizzato i conseguenti modelli di espressione genica e l’istologia del tessuto. Hanno osservato che la risposta delle cellule, la deposizione di minerale nelle ossa e la risposta a stimoli meccanici presentano una dipendenza critica dalla struttura tridimensionale degli scaffold. Lo scaffold si componeva di tessuto osseo ingegnerizzato (EBT) biocompatibile, contenente matrice mineralizzata, che supportava l’adesione e la differenziazione delle cellule.

Quando sarà stato costituito il sistema di coltura ossea in vitro, i ricercatori pensano di applicarlo all’esecuzione di test su vari farmaci per il trattamento dell’osteoporosi. Il sistema è un modello affidabile per il processo di adattamento osseo fisiologico e sarà utile per studi pilota sulla sicurezza e l’efficacia dei farmaci.

Riguardo all’industria farmaceutica, l’introduzione del sistema BONEMIMIC si tradurrebbe in uno screening dei farmaci in vitro ad alta intensità di elaborazione e una riduzione degli esperimenti sugli animali. Dal punto di vista clinico, l’esecuzione di test rigorosi sui farmaci relativi a difetti ossei garantirebbe trattamenti più sicuri ed efficaci.

Informazioni correlate

Keywords

Osso, osteoporosi, osteoblasto, osteoclasto, scaffold, matrice mineralizzata, screening di farmaci
Numero di registrazione: 190524 / Ultimo aggiornamento: 2016-11-10
Dominio: Biologia, Medicina