Lo sviluppo è un passo significativo verso innesti di pelle che possono essere integrati nella pelle del paziente.
TROY, NY – I ricercatori del Rensselaer Polytechnic Institute hanno sviluppato un modo per stampare in 3D la pelle viva, completa di vasi sanguigni. Il progresso, pubblicato oggi online nella parte A Tissue Engineering, è un passo significativo verso la creazione di innesti che sono più simili alla pelle che i nostri corpi producono naturalmente.
“In questo momento, tutto ciò che è disponibile come prodotto clinico è più simile a un elegante cerotto”, ha affermato Pankaj Karande, professore associato di ingegneria chimica e biologica e membro del Center for Biotechnology and Interdisciplinary Studies (CBIS), che ha guidato questo ricerca presso Rensselaer. “Fornisce una guarigione accelerata della ferita, ma alla fine cade e non si integra mai realmente con le cellule ospiti.”
Una barriera significativa a tale integrazione è stata l’assenza di un sistema vascolare funzionante negli innesti cutanei.
Karande ha lavorato su questa sfida per diversi anni, pubblicando in precedenza uno dei primi documenti che mostrava come i ricercatori potevano prendere due tipi di cellule umane viventi , trasformarle in “bioinchiostri” e stamparle in una struttura simile alla pelle. Da allora, lui e il suo team hanno lavorato con i ricercatori della Yale School of Medicine per incorporare la vascolarizzazione.
In questo documento, i ricercatori dimostrano che se aggiungono elementi chiave – tra cui le cellule endoteliali umane, che rivestono l’interno dei vasi sanguigni e le cellule di periciti umani, che avvolgono le cellule endoteliali – con il collagene animale e altre cellule strutturali tipicamente presenti in un innesto cutaneo, le cellule iniziano a comunicare e formare una struttura vascolare biologicamente rilevante nell’arco di poche settimane. Puoi vedere Karande spiegare questo sviluppo qui .
“Come ingegneri che lavorano per ricreare la biologia, abbiamo sempre apprezzato e siamo consapevoli del fatto che la biologia è molto più complessa dei semplici sistemi che realizziamo in laboratorio”, ha affermato Karande. “Siamo rimasti piacevolmente sorpresi di scoprire come, una volta che ci avviciniamo a quella complessità, la biologia prende il sopravvento e inizia ad avvicinarsi sempre più a ciò che esiste in natura.”
Una volta che il team di Yale lo ha innestato su un tipo speciale di topo, i vasi della pelle stampati dal team di Rensselaer hanno iniziato a comunicare e connettersi con i vasi del topo.
“È estremamente importante, perché sappiamo che in realtà c’è un trasferimento di sangue e sostanze nutritive all’innesto che lo mantiene”, ha detto Karande.
Per renderlo utilizzabile a livello clinico, i ricercatori devono essere in grado di modificare le cellule del donatore usando qualcosa come la tecnologia CRISPR, in modo che i vasi possano integrarsi ed essere accettati dal corpo del paziente.
“Non siamo ancora a quel passo, ma è un passo avanti”, ha detto Karande.
“Questo significativo sviluppo mette in luce il vasto potenziale della bioprinting 3D nella medicina di precisione, in cui le soluzioni possono essere adattate a situazioni specifiche e alla fine alle persone”, ha affermato Deepak Vashishth, direttore del CBIS. “Questo è un esempio perfetto di come gli ingegneri di Rensselaer stanno risolvendo le sfide legate alla salute umana.”
Karande ha affermato che sarà necessario ulteriore lavoro per affrontare le sfide associate ai pazienti ustionati, tra cui la perdita di terminazioni nervose e vascolari. Ma gli innesti creati dal suo team avvicinano i ricercatori ad aiutare le persone con problemi più discreti, come le ulcere diabetiche o da pressione.
“Per quei pazienti, questi sarebbero perfetti, perché le ulcere di solito compaiono in posizioni distinte sul corpo e possono essere affrontate con piccoli pezzi di pelle”, ha detto Karande. “La guarigione delle ferite in genere richiede più tempo nei pazienti diabetici e questo potrebbe anche aiutare ad accelerare tale processo.”
Questo lavoro è stato supportato da una sovvenzione del National Institutes of Health.