La cartilagine umana su una capsula di laboratorio
Le ossa delle nostre articolazioni sono ricoperte da uno strato liscio noto come cartilagine articolare(si apre in una nuova finestra), che facilita il movimento senza attrito delle articolazioni. Questo strato è composto da una matrice extracellulare ricca di collagene e glicosaminoglicani, generata da cellule specializzate chiamate condrociti. Poiché la cartilagine articolare non è in grado di auto-ripararsi, mancando di vasi sanguigni e nervi, i danni subiti o la degenerazione legata all’età possono causare infiammazione, dolore e rigidità, i quali possono condurre allo sviluppo dell’osteoartrite.
Modelli in vitro di cartilagine articolare
Il trattamento precoce dei danni alla cartilagine articolare può correggere la progressione della malattia, ma le opzioni più appropriate sono ancora inadeguate, a causa di lacune nelle conoscenze relative alla formazione di questa cartilagine durante lo sviluppo dell’essere umano. Per affrontare questo limite, il progetto ReSurface ha sviluppato una serie di metodi per generare e studiare la cartilagine articolare in laboratorio. Nel corso della ricerca, intrapresa con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie(si apre in una nuova finestra) (MSCA), è stato prodotto un modello in vitro che semplifica l’indagine dei primi sviluppi della cartilagine umana. «In precedenza, la biologia della cartilagine veniva studiata attraverso modelli animali. Il nostro modello in vitro, perciò, allarga per la prima volta le frontiere della biologia cartilaginea umana, e si ripercuoterà sulla ricerca in materia di biologia dello sviluppo e malattia cartilaginee», spiega Rosanne Raftery, borsista di ricerca MSCA.
Dalle cellule staminali alla cartilagine
I ricercatori hanno sviluppato un metodo per generare tessuto cartilagineo articolare stabile in una capsula di Petri utilizzando le cellule staminali pluripotenti umane(si apre in una nuova finestra) (hPSC, Human Pluripotent Stem Cell). La soluzione ha permesso di studiare lo sviluppo della cartilagine umana per la prima volta e di approfondire come le cellule producono tessuto cartilagineo e rispondono alle lesioni o all’invecchiamento. A differenza dei condrociti articolari, che perdono la capacità di produrre cartilagine articolare sana quando si espandono, i condrociti articolari derivati da hPSC possono produrre cartilagine articolare sana in modo ripetuto. Inoltre, mantengono un comportamento stabile, a differenza delle cellule staminali derivate dal midollo osseo, che tendono ad avviare la formazione di ossa invece che di cartilagine. I ricercatori hanno svolto un’analisi approfondita delle cellule staminali pluripotenti umane nella fase di differenziazione in condrociti articolari, e hanno poi continuato lo studio del comportamento cellulare nel corso di esperimenti a lungo termine, con particolare attenzione alla preservazione di cartilagine sana. Oltre a produrre nuovi approfondimenti sullo sviluppo della cartilagine umana, lo studio ha permesso di individuare nuovi bersagli farmaceutici che potrebbero mitigare la progressione dell’osteoartrite.
Rigenerazione in situ della cartilagine danneggiata
I condrociti articolari adulti sono usati a livello clinico per trattare i danni alla cartilagine e le cellule staminali adulte sono state utilizzate in più di 120 studi clinici per la riparazione della cartilagine. «Immaginiamo che in futuro i nostri condrociti articolari derivati da hPSC possano essere utilizzati anche per la terapia cellulare», sottolinea Raftery. A tal fine, il team ha sviluppato e ottimizzato un idrogel a base di acido ialuronico per la somministrazione di condrociti articolari derivati da hPSC. Oltre a trasportare le cellule, questo dispositivo potrebbe essere impiegato per somministrare farmaci ai siti di danno articolare, al fine di stimolare la rigenerazione della cartilagine articolare in situ. Questa procedura potrebbe arrestare la progressione dell'osteoartrite senza dover ricorrere a un intervento di sostituzione articolare. Il trattamento riuscito dei difetti della cartilagine articolare limiterà il dolore e la sofferenza dei pazienti, con vantaggi socioeconomici evidenti, come la riduzione delle assenze dal lavoro e un invecchiamento più sano e attivo.
