In quello che potrebbe essere un passo fondamentale verso la riparazione delle ferite che non guariscono e gli organi danneggiati, un ingegnere biomedico della Drexel University ha identificato una cellula immunitaria come strategia potenziale per la crescita di vasi sanguigni.
Kara Spiller, PhD, professore assistente presso la Scuola di Ingegneria Biomedica, Scienze e sistemi sanitari, cercherà di comprendere meglio il rapporto tra il naturale processo di guarigione del corpo e la rigenerazione dei tessuti con una sovvenzione quinquennale di 1900000 $ da parte del National Institutes of Health (NIH) che le ha assegnato questo mese.
Gli scienziati si stanno avvicinando a rammendare il tessuto danneggiato e anche alla creazione di interi organi, grazie ai progressi nella medicina rigenerativa. Ma un posto di blocco significativo sta nella modalità di riparazione dei tessuti: l’assenza di vasi sanguigni.
“Il tessuto danneggiato, a causa di cancro, una frattura ossea o una malattia come il diabete accade perché la crescita dei vasi sanguigni insufficiente ha tagliato fuori l’ossigeno”, ha detto Spiller. “Se non riusciamo a trovare un modo di progettare le reti dei vasi sanguigni, allora non possiamo riparare qualsiasi tipo di tessuto.”
Spiller ha studiato modi per deporre naturalmente nelle uova il sangue per la crescita dei vasi sfruttando la risposta del corpo a lesioni e malattie. Lei crede che le cellule vitali del sistema immunitario, chiamate macrofagi, sono fondamentali per questo processo.
I macrofagi vagano in tutti i tessuti del corpo e fagocitano eventuali agenti patogeni nel loro percorso. Anche se queste cellule immunitarie distruggere gli invasori stranieri, hanno guadagnato una cattiva reputazione, Spiller dice, perché contribuiscono anche alla risposta infiammatoria del corpo, causando contusioni, ulcere e talvolta, malattie degenerative.
Tuttavia, studi più recenti hanno dimostrato che i macrofagi e le infiammazione più in generale, possono svolgere un ruolo importante nella riparazione dei tessuti e rigenerazione, grazie alla capacità delle cellule di cambiare la loro forma (fenotipo) e la funzione a ogni evento specifico orchestrandoli per i diversi stadi di riparazione. Anche se questo processo è stato identificato, non è ben compreso.
In studi precedenti la Spiller, ha guardato perché, in alcuni casi, i tessuti lesi guariscono perfettamente, mentre in altri non riescono a ripararsi.
Come parte del suo nuovo progetto finanziato da NIH, Spiller si espanderà su questa idea studiando come fanno le diverse funzioni dei fenotipi macrofagi, o non-promuovono la crescita dei vasi sanguigni. Una volta che il rapporto è meglio compreso, Spiller e il suo team di ricerca lavoreranno per sviluppare una piattaforma di biomateriale e una strategia per la distribuzione di farmaci, che controllino il comportamento dei macrofagi e incoraggino la vascolarizzazione dalle stesse cellule del corpo.
“L’idea è che se si può manipolare i macrofagi attraverso un solo singolo farmaco, quindi i macrofagi saranno in grado di controllare i vasi sanguigni”, ha detto Spiller. “Il vantaggio della strategia, che speriamo di riuscire a realizzare entro la fine del progetto, è di promuovere la guarigione attraverso meccanismi di guarigione naturale del corpo, piuttosto anziché cercare di farlo in qualche modo per via artificiale”.
Il laboratorio di Spiller si concentra principalmente sulla guarigione delle ulcere del piede diabetico croniche, causate da un disturbo nel processo di guarigione delle ferite.
La ricerca di Spiller potrebbe avere grandi implicazioni cliniche per curare queste lesioni dolorose e debilitanti e oltre, ha detto Ken Barbee, PhD, professore e direttore ad interim della Scuola di Ingegneria Biomedica, Scienze e sistemi sanitari.
“Questo lavoro dimostra come le scoperte in un campo – la guarigione della ferita – può portare a scoperte in altri. L’ingegneria dei tessuti impara a modulare il fenotipo dei macrofagi con implicazioni di vasta portata per una miriade di applicazioni cliniche”, ha detto Barbee.
Spiller sta lavorando in collaborazione con Shulamit Levenberg, professore associato di ingegneria biomedica presso il Technion in Israele e Dave Mooney, professore di bioingegneria presso la Harvard – due dei principali esperti mondiali in crescita dei vasi sanguigni e biomateriali.
“Non c’è malattia che non abbia l’infiammazione come tema centrale”, ha detto Spiller. “Così capire di più su come le cellule infiammatorie e immunitarie interagiscono con altre cellule del corpo potrebbe aiutare la terapia di molti problemi diversi.”