Grazie a una proteina prodotta dall’omonimo baco le cellule staminali mesenchimali che rigenerano il tessuto funzionano molto meglio e riparano il danno.

 

 

‎Le lesioni tendinee sono ben note per i loro processi di guarigione lunghi, difficili e spesso incompleti. Il movimento improvviso o ripetitivo, sperimentato da atleti e operai, ad esempio, aumenta il rischio di strappi o rotture dei tendini.

Si calcola che il trenta per cento degli persone subisce una lesione al tendine nel corso della vita, con il rischio più alto nelle donne. Inoltre, coloro che subiscono tali rotture sono più inclini a ulteriori lesioni nello stesso punto o non si riprendono mai completamente.‎

‎I tendini sono bande di tessuto connettivo fibroso che attaccano i muscoli alle ossa. Sono tessuti molli collegati a ossa rigide; questo crea un’interfaccia complessa con una struttura molto specifica. Dopo la lesione, questa struttura viene interrotta e il tessuto connettivo cambia da una formazione lineare a una piegata. Possono anche verificarsi cicatrici in eccesso, modificando le proprietà meccaniche del tendine e la sua capacità di sopportare carichi.‎

‎Durante i processi di guarigione naturale del corpo, vengono reclutate cellule per ricostruire la matrice originale delle fibre del tessuto connettivo allineate. Ma questa ricostruzione può richiedere settimane o mesi e il tendine risultante è spesso imperfetto. Ciò si traduce in debolezza, dolore cronico e diminuzione della qualità della vita.‎

‎I possibili trattamenti per le lesioni tendinee includono innesti di tessuto tendineo da pazienti o donatori, ma questi comportano rischi come infezioni, rigetto del trapianto o necrosi. Sono stati tentati trapianti sintetici, ma problemi meccanici, di biocompatibilità e di biodegradazione hanno ostacolato questi sforzi.‎

‎Un altro approccio è quello di utilizzare cellule staminali mesenchimali (MSC), cellule specializzate che svolgono un ruolo fondamentale nella rigenerazione dei tessuti. Nel sito della ferita, possono differenziarsi in vari tipi di cellule e produrre molecole di segnalazione che regolano la risposta immunitaria, la migrazione cellulare e la formazione di nuovi vasi sanguigni; ciò consente la rigenerazione dei tessuti.‎

‎Tuttavia, i metodi di trattamento che utilizzano l’infusione sistemica, l’iniezione diretta o la modificazione genetica delle MSC presentano le loro difficoltà: l’infusione manca di specificità mirata al sito della lesione, l’iniezione diretta richiede un numero di cellule proibitivo e la modificazione genetica è inefficiente e produce cellule difficili da isolare.‎

‎Un altro approccio è stato quello di costruire sostegni di biomateriali su cui introdurre MSC e fattori di crescita al fine di generare nuovo tessuto tendineo. Un team collaborativo del Terasaki Institute for Biomedical Innovation (TIBI) ha utilizzato questo approccio per sviluppare un metodo che ha prodotto miglioramenti significativi nella rigenerazione dei tendini MSC.‎

‎Il team si è prima rivolto alla fibroina di seta, una proteina della seta prodotta dal baco ‎‎Bombyx mori‎‎. Oltre al suo uso in bellissimi tessuti, la fibroina viene utilizzata in dispositivi ottici ed elettrici e in diverse applicazioni biomediche, dai materiali di sutura ai legamenti bioingegnerizzati, alle ossa e persino al tessuto corneale. Grazie alla sua superiore resistenza, durata, biocompatibilità e qualità bio-degradative, la fibroina di seta è ideale per l’ingegneria tessutale dei tendini.‎

‎Al fine di migliorare la capacità dell’impalcatura per la rigenerazione dei tessuti, il team ha successivamente abbinato la fibroina di seta con GelMA, un gel a base di gelatina che trattiene l’acqua,  per la sua biocompatibilità,  degradazione controllabile, rigidità e capacità di promuovere l’attaccamento e la crescita cellulare.‎

‎”Gli effetti sinergici della capacità di GelMA di supportare la formazione di tessuti rigenerativi e i vantaggi strutturali della fibroina di seta rendono il nostro materiale composito adatto per la riparazione dei tendini”, ha affermato HanJun Kim, team leader di TIBI nel progetto. ‎

‎Hanno preparato miscele con rapporti variabili di fibroina di seta e GelMA (SG) e le hanno fabbricate in sottili fogli di nanofibra. Hanno quindi testato i fogli per la struttura e l’elasticità delle fibre e hanno scelto una formulazione ottimale con le migliori proprietà meccaniche. Hanno anche osservato che la fibroina di seta conferiva una maggiore porosità al materiale; questo migliora la riparazione del tendine.‎

‎I fogli SG ottimizzati sono stati impiantati con MSC e sottoposti a vari test per misurare la compatibilità e la differenziazione MSC, la produzione di fattori di crescita e l’attività genetica che innesca la formazione della matrice.‎

‎Le MSC sui fogli SG hanno mostrato un aumento della vitalità cellulare e della proliferazione rispetto a quelle su fogli di fibroina di seta senza GelMA (SF). L’analisi genetica ha mostrato che l’attività genica rilevante nelle MSC SG era significativamente aumentata, in contrasto con quelle sui fogli di SF, che era diminuita.‎

‎I test hanno rivelato che le MSC sui fogli SG mostravano un tasso di attacco superiore all’80% e avevano una forma allungata caratteristica delle cellule attaccate a una superficie, al contrario di un tasso di attacco del 60%, con cellule di forma sferica osservate solo su superfici SF e GelMA.‎

‎Gli esperimenti sono stati condotti anche su ratti vivi con tendini di Achille lesi. I fogli di nanofibra con semi MSC sono stati impiantati sul sito della lesione e i fogli SG hanno promosso la guarigione più accelerata, con siti di lesione ridotti e la formazione di fibre tendinee ben allineate e densamente imballate e componenti muscolari rimodellati.‎

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