La biorigenerazione dei tessuti col senno di poi
Il progetto BIODESIGN (Rational bioactive materials design for tissue regeneration), in parte finanziato dall’UE, ha concluso un’iniziativa orientata agli esiti, forte di una collaborazione accademica e industriale di altissimo livello, per modificare il campo di ricerca della rigenerazione dei tessuti. Ponendo come elemento chiave la previsione, sono migliorati gli esiti riguardanti gli elementi costitutivi della rigenerazione dei tessuti (cellule staminali e scaffold), con il vantaggio aggiuntivo di una notevole riduzione della durata delle prove e della sperimentazione sugli animali. BIODESIGN ha compiuto innovazioni radicali su avanzatissimi biomateriali, nell’intento di migliorare i criteri di progettazione e sperimentazione predittivi, in relazione allo sviluppo di materiali bioispirati ad alte prestazioni. Come spiega il prof. Jöns Hilborn, coordinatore scientifico principale, “Gli attuali strumenti in vitro, compresi quelli relativi all’approvazione prevista dalla legge, sono scarsamente in grado di predire l’esito in vivo”. Una valutazione col senno di poi Cercando le fondamenta dei migliori prodotti già sviluppati o in fase di test, il team ha innanzitutto intrapreso un’analisi retrospettiva di esiti precedenti ricavati da studi clinici sull’uomo attraverso la modellizzazione animale. Con un approccio improntato al reverse engineering, che riduce terapie ottimali riportandole al oro design molecolare in vitro, hanno messo in atto tale strategia per sviluppare nuovi strumenti e materiali di biorigenerazione attraverso una progettazione razionale. Il team BIODESIGN ha sviluppato tre tipi di scaffold modulare: softgel iniettabili, compositi di matrice extracellulare (ECM) idonei e ceramiche con capacità portante. I materiali sono stati sviluppati e sottoposti a test in relazione alla degradazione e ai loro effetti sul comportamento delle cellule e dei tessuti. In linea con la strategia BIODESIGN principale, i metodi di valutazione in vitro sono correlati con il risultato in vivo sull’impianto di tessuti. Le ossa di BIODESIGN Poiché ora la struttura e la funzione di prodotti specifici guidano le matrici di esecuzione dei test di prodotto, i biomateriali sono individualizzati per ciascuna struttura di cellula/scaffold. Gli strumenti di screening in vitro per lo sviluppo di materiali di scaffold richiede la presenza di protocolli affidabili e agevoli, per monitorare on line e non distruttivamente i tessuti ingegnerizzati utilizzabili, sviluppati dal team. Il prof. Hilborn descrive il lavoro sull’osso che ha già prodotto risultati commerciali. “BIODESIGN ha parzialmente supportato la ricerca su ceramiche ossee ora presenti sul mercato, attraverso un’impresa spinoff dell’Università di Uppsala. Inoltre, attraverso società partecipanti, è stato scoperto un nuovo tipo di collante biocompatibile, in grado di incollare saldamente l’osso. Se lo sviluppo del prodotto darà esiti positivi, potrebbe giungere sul mercato entro cinque anni”. Le esistenti PMI partner e le nuove società spin-off hanno già sviluppato tecnologie per la licenza e la commercializzazione, accanto ad alcune con dimostrazione di fattibilità iniziale ma non ancora mature a sufficienza per lo sfruttamento. Tra queste ultime rientrano nuovi concetti di farmaci RNA-interferenza, in cui geni particolari vengono soppressi, e scaffold di cemento osseo ad alta resistenza. Una consistente riduzione della sperimentazione sugli animali I componenti del progetto hanno sviluppato metodi di immaginografia per strutture di tessuto ingegnerizzato in vitro e in vivo. Tali strumenti possono stabilire i parametri dello scaffold e le sue prestazioni previste anche prima di eseguire test su animali. Inoltre, tali parametri vengono ora utilizzati per correlare le prestazioni dello scaffold senza ricorrere a ulteriore sperimentazione sugli animali. Avanzati modelli di tessuto in vitro integrano un po’ di tessuto decellularizzato, per sfruttare i segni morfologici, meccanici e di trasduzione del segnale dell’ECM della cellula nativa. I dati ricavati dagli strumenti di valutazione che simulano l’ambiente in vivo vengono confrontati con esiti effettivi nei modelli animali, riducendo anche in questo caso la necessità dell’utilizzo di animali. Sottolineando i costi e la problematica etica dell’uso della sperimentazione sugli animali, il prof. Hilborn riassume gli effetti futuri del progetto. “Riteniamo che siano ancora da sviluppare screening in vitro migliori, che possano rappresentare strumenti di previsione di esiti in vivo, indispensabili in molti altri campi, oltre alla rigenerazione ossea. Gli screening in vitro servono a confermare gli esiti in vivo, in modo da consentire una riduzione dell’uso di animali e delle procedure di esecuzione dei test che richiedono molto tempo, al fine di ridurre uno sviluppo dispendioso.”
Parole chiave
Rigenerazione dei tessuti, BIODESIGN, previsione, sperimentazione animale, osso
