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Development of a Functionalised Biomaterial Scaffold to Treat Multiple Sclerosis

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Un substrato basato sulla matrice extracellulare potrebbe contribuire al trattamento della sclerosi multipla

Sebbene le terapie per la sclerosi multipla basate sui farmaci includano trattamenti autorizzati modificanti la malattia per le sue forme recidivanti (principalmente per gestire l'infiammazione), non sono efficaci nei casi di SM progressiva caratterizzata da degenerazione nervosa. Il progetto Multiple Sclerosis ha voluto affrontare questa esigenza clinica insoddisfatta attraverso una terapia che impiega un substrato basato sulla matrice extracellulare.

Salute

La sclerosi multipla (SM) è una malattia infiammatoria cronica del sistema nervoso centrale (SNC) in cui la guaina mielinica che protegge i neuroni risulta danneggiata (demielinizzazione). Questa condizione compromette la segnalazione nervosa e provoca una serie di sintomi debilitanti, compromettendo, tra le altre, le funzioni cognitive, di movimento e delle sensazioni. Poiché non esiste una cura, i farmaci iniettabili o orali possono solo rallentare il progresso della malattia e ripristinare la funzione in seguito a un attacco, ma potrebbero comportare effetti collaterali gravi: per questo motivo spesso il trattamento deve essere personalizzato. Il progetto Multiple Sclerosis, finanziato dall’UE, ha sviluppato un substrato biologico in grado di ridurre il danno causato dalla neuroinfiammazione associata alla SM. Il substrato è stato costruito a partire dalla matrice extracellulare (MEC), una rete naturalmente presente nel nostro corpo composta da molecole, come collagene ed enzimi, che fornisce sostegno strutturale e biochimico alle cellule. «Questo potrebbe ridurre sia la gravità sia la frequenza degli attacchi di SM», afferma Sergio Martin Saldaña, borsista Marie Skłodowska-Curie dell’Università nazionale d’Irlanda a Galway, che ha ospitato il progetto. L’approccio potrebbe inoltre evitare la cicatrizzazione della MEC nelle fibre nervose, note come assoni, che hanno subito demielinizzazione. «Per quanto ne sappiamo, siamo stati i primi a creare una terapia biomateriale efficace basata sulla MEC per il trattamento della SM progressiva», aggiunge Abhay Pandit, supervisore del progetto.

Trovare il substrato di MEC con proprietà meccaniche adatte

Il progetto Multiple Sclerosis si è ispirato a studi che mostravano il ruolo fondamentale svolto dalla MEC nel mantenimento dell’SNC. Oltre a contenere diverse molecole, i principali componenti della MEC neurale includono polimeri, come i proteoglicani condroitin-solfato e acido ialuronico, sintetizzati sia da neuroni che da cellule non neuronali, note come cellule gliali. In condizioni fisiologiche normali tali molecole sono regolate, ma vengono «sovraregolate» duranti i processi di neuroinfiammazione e neurodegenerazione, in cui‏ l’attività cellulare aumenta provocando dei danni. «Abbiamo avanzato l’ipotesi che un approccio basato sulla MEC sarebbe stato adatto ai pazienti e avrebbe potuto, potenzialmente, inibire i cambiamenti della MEC dopo un attacco di SM», afferma Pandit. Il team ha condotto esperimenti con diverse formulazioni di un substrato simile alla MEC, usando un approccio innovativo basato su polimeri sintetizzati dalle cellule astrocitarie, durante la fase recidivante remittente. La sclerosi multipla recidivante remittente è la forma più comune di questa malattia. Questa fase è caratterizzata da temporanei periodi di ricadute, o riacutizzazioni, in cui compaiono nuovi sintomi. Come conseguenza, le cellule gliali secernono polimeri della MEC per ripristinare l’equilibrio del sistema nervoso centrale tramite l’inibizione della risposta infiammatoria. Per simulare come i substrati basati su MEC potrebbero degradarsi all’interno dell’SNC, essi sono stati inseriti in un fluido cerebrospinale artificiale e valutati attraverso reologia e microscopia elettronica per oltre un mese. Per sperimentare l’efficacia del trattamento e valutare la compatibilità del substrato, sono stati condotti studi in vitro con una serie di cellule cerebrali. Applicando tecniche farmacologiche e avvalendosi dell’immaginografia in vitro, il team ha scoperto che in un lasso di tempo fino a sette giorni nessuna delle formulazioni aveva causato effetti collaterali. Un altro risultato fondamentale è rappresentato dal fatto che il substrato basato su MEC, interagendo con i recettori della membrana nelle cellule gliali, aveva promosso una versione antinfiammatoria di tali cellule. L’immunocitochimica ha confermato la riduzione dell’infiammazione nelle cellule gliali miste messe a confronto con gruppi di controllo. «I risultati suggeriscono che l’approccio da noi impiegato può avere un effetto modulatorio su un attacco di SM, inibendo l’infiammazione e pertanto riducendo i sintomi», spiega Martin Saldaña.

Rapida disponibilità

La SM è il disturbo neurologico più comune tra i giovani adulti e colpisce oltre 700 000 persone in Europa. Questa malattia influisce sulle attività quotidiane, riducendo di conseguenza la qualità della vita. «Il passo successivo sarà confermare i nostri risultati promettenti in modelli animali preclinici simili alla SM. La tecnologia potrebbe essere presto disponibile, poiché la matrice è già stata approvata per l’uso clinico in altre applicazioni», conclude Pandit.

Parole chiave

Sclerosi multipla, matrice extracellulare, substrato, infiammazione, sistema nervoso centrale, neuroni, molecole, polimeri, cellule gliali, fibre nervose

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