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.
Parole chiave
Osso, osteoporosi, osteoblasto, osteoclasto, scaffold, matrice mineralizzata, screening di farmaci
