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Indagare sulla capacità di guarigione ossea delle molecole rilasciate dalle cellule staminali

Le cellule staminali mesenchimali (CSM) mostrano un enorme potenziale per la rigenerazione dei tessuti, in particolare per la riparazione dei difetti ossei. Far crescere le CSM è tuttavia un processo costoso che richiede una notevole esperienza.

Salute

Alla ricerca di un modo per aggirare la lunga procedura di crescita delle CSM, il progetto PARAGEN ha studiato il potenziale di alcune molecole, i fattori paracrini, secrete dalle CSM stesse. «La teoria è che potrebbero essere loro i responsabili dei benefici terapeutici del trapianto di CSM», spiega Pierre Layrolle, coordinatore del progetto e ricercatore principale dell’Istituto nazionale di salute e ricerca medica, in Francia.

Fattori di guarigione per le ossa secreti dalle cellule staminali

Il gruppo di ricerca di PARAGEN ha focalizzato la propria attenzione su test sulle molecole, citochine, e sulle secrezioni contenute nei corpi rilasciati dalle CSM denominati vescicole extracellulari. Il gruppo si è anche impegnato a ottimizzare i metodi utilizzati per raccogliere questi fattori paracrini. Meadhbh Brennan, borsista Marie Skłodowska-Curie del gruppo, racconta: «Abbiamo scoperto che i fattori secreti dalle CSM avevano effetti immunomodulatori e di guarigione dei tessuti, in particolare promuovendo fenotipi di cellule immunitarie antinfiammatorie e migliorando la differenziazione (sviluppo) delle CSM in cellule che formano le ossa». Non solo, ma le secrezioni promuovevano anche l’angiogenesi, la formazione di vasi sanguigni, in vitro e in vivo. Questi risultati indicano il potenziale di guarigione del secretoma delle CSM poiché la risoluzione dell’infiammazione, lo sviluppo dei vasi sanguigni e la differenziazione degli osteoblasti sono tutti eventi fondamentali per la riparazione ossea. Inoltre, quando hanno coltivato CSM su substrati ossei di fosfato di calcio di diversa struttura superficiale, hanno osservato che la loro topografia influenza la secrezione di citochine da parte delle CSM e, a sua volta, il loro impatto sulle cellule osteoclastiche che riassorbono l’osso. Ciò ha implicazioni per l’ottimizzazione dell’ambiente di coltura delle CSM per generare un secretoma CSM per le applicazioni di guarigione dei tessuti desiderate.

Superati gli ostacoli sulla via del progresso della ricerca

«Distinguere le vescicole extracellulari delle cellule staminali da quelle già presenti nel terreno di coltura è stata una sfida significativa», afferma Brennan. Il gruppo ha dovuto svolgere un lavoro supplementare per determinare la coltura e la tecnica di isolamento ottimali per ottenere una popolazione pura di vescicole extracellulari da terreni condizionati di CSM. «Queste ottimizzazioni erano fondamentali per attribuire efficacemente le funzioni a ciascuna porzione delle secrezioni derivate dalle cellule staminali». PARAGEN ha acquisito una comprensione più approfondita dei componenti del secretoma delle CSM e dei loro effetti sulla riparazione dei tessuti. Tuttavia, per ottenere la guarigione ossea da parte del secretoma delle CSM sarà necessaria un ulteriore approfondimento. Ulteriori microambienti di coltura, biomateriali per somministrare il secretoma delle CSM e l’ottimizzazione dei dosaggi saranno approfonditi in studi futuri. Brennan riassume: «Questi risultati rappresentano passi significativi verso l’ottenimento di una terapia standard che possa sfruttare i vantaggi della terapia CSM, ma anche aggirare le complesse procedure in più fasi implicate con l’impianto di CSM».

Avanzamento veloce per la futura ricerca sulla medicina rigenerativa

Per quanto riguarda l’impatto della borsa di ricerca Marie Curie sulla carriera di ricercatrice di Brennan, i benefici sono stati immensi. «Ho acquisito nuove competenze che potrò applicare in una cattedra acquisita di recente in Ingegneria biomedica e Medicina rigenerativa presso la National University of Ireland a Galway con una nomina parallela presso le Schools of Medicine and of Engineering che mi consentirà di perseguire una carriera nella ricerca accademica», afferma. La sua ricerca futura si concentrerà sulla caratterizzazione del secretoma delle CSM. Brennan ha anche ricevuto recentemente una sovvenzione Starting Grant del Consiglio europeo della ricerca per perseguire la ricerca di frontiera sull’uso delle vescicole extracellulari a scopo terapeutico. La ricercatrice conclude: «Ho raccolto importanti collaborazioni accademiche attraverso la mia borsa di studio Marie Curie che continuerò attraverso futuri partenariati di ricerca, oltre ad acquisire nuove competenze tecniche ed esperienza nella gestione delle sovvenzioni e nella supervisione di studenti di Master e dottorandi».

Parole chiave

PARAGEN, CSM, osso, secretoma, vescicole extracellulari, cellule staminali, fattori paracrini

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