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Riparazione dei nervi, con l’aiuto delle cellule staminali

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Photo by picjumbo_com on Pixabay

I ricercatori dell’Università della Pennsylvania hanno collaborato per creare un nuovo approccio alla riparazione chirurgica dei nervi periferici danneggiati che si basa sulla versatilità delle cellule staminali mesenchimali derivate dalla gengiva.

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Un nuovo approccio alla riparazione dei nervi periferici sposa il potere rigenerante delle cellule staminali mesenchimali derivate dalla gengiva con uno scaffold biologico per consentire il recupero funzionale dei nervi a seguito di una lesione facciale, secondo uno studio condotto da un team interdisciplinare della University of Pennsylvania School of Dental  Medicine e Perelman School of Medicine.

Di fronte alla riparazione di una grave lesione nervosa al viso o alla bocca, i chirurghi esperti possono prelevare un nervo da un braccio o una gamba e utilizzarlo per ripristinare il movimento o la sensazione nel sito originale del trauma. Questo approccio, noto come autoinnesto del nervo, è lo standard di cura per la riparazione del nervo, ma ha i suoi difetti. Oltre a mettere a dura prova una parte del corpo precedentemente illesa, la procedura non sempre porta a una ricrescita nervosa completa e funzionale, soprattutto per lesioni più grandi.

Scienziati e medici hanno recentemente impiegato una strategia diversa per la ricrescita dei nervi funzionali che coinvolgono scaffold disponibili in commercio per guidare la crescita dei nervi. Negli approcci sperimentali, questi scaffold sono infusi con fattori di crescita e cellule per supportare la rigenerazione. Ma fino ad oggi, questi sforzi non sono stati completamente coronati da successo. Il recupero può fallire a causa dell’incapacità di convincere un gran numero di assoni rigeneranti ad attraversare l’innesto e quindi maturare adeguatamente e far ricrescere la mielina, il materiale isolante attorno ai nervi periferici che consente loro di attivarsi in modo rapido ed efficiente.

In un approccio innovativo alla riparazione nervosa guidata, condiviso sulla rivista npj Regenerative Medicine , il team di Penn ha convinto le cellule staminali mesenchimali derivate dalla gengiva umana (GMSC) a coltivare cellule simili a Schwann, le cellule pro-rigenerative del sistema nervoso periferico che rendono mielina e fattori di crescita neurali. Il lavoro attuale ha dimostrato che l’infusione di un’impalcatura con queste cellule e il loro utilizzo per guidare la riparazione delle lesioni del nervo facciale in un modello animale ha avuto la stessa efficacia di una procedura di innesto autologo.

“Invece di un autoinnesto, che causa morbilità non necessaria, volevamo creare un approccio biologico e utilizzare la capacità rigenerativa delle cellule staminali”, afferma Anh Le , autore senior dello studio e presidente e professore presso il Dipartimento di Chirurgia Orale e Maxillo-Facciale. /Farmacologia presso la Penn’s School of Dental Medicine. “Essere in grado di ricreare le cellule nervose in questo modo è davvero un nuovo paradigma”.

Per più di un decennio, il laboratorio di Le ha aperto la strada all’uso delle GMSC per il trattamento di diverse malattie infiammatorie e per la ricrescita di una varietà di tipi di tessuto craniofacciale. Il tessuto gengivale viene facilmente estratto e guarisce rapidamente, offrendo una fonte accessibile di GMSC. Infatti, il tessuto gengivale viene spesso scartato dalle procedure odontoiatriche di routine. Le dice che il potenziale delle GMSC di aiutare nella ricrescita dei nervi deve anche in parte al lignaggio comune delle cellule. “Embriologicamente, sappiamo che il tessuto craniofacciale deriva dalle stesse cellule progenitrici della cresta neurale dei nervi”, afferma Le. “Fa parte della bellezza di questo sistema.”

Le e i colleghi guidati da Qunzhou Zhang , ora membro della facoltà della Penn Dental Medicine, sono stati in grado di applicare la loro precedente comprensione delle GMSC per farle crescere in una matrice di collagene utilizzando condizioni specifiche che hanno incoraggiato le cellule a crescere più come le cellule di Schwann, le cellule identità confermata con una varietà di marcatori genetici.

“Abbiamo osservato questo fenomeno molto interessante”, afferma Le, “che quando abbiamo cambiato la densità della matrice e abbiamo sospeso le cellule tridimensionalmente, sono cambiate per avere più proprietà della cresta neurale, come le cellule di Schwann”.

Per portare avanti il ??lavoro, Le ha contattato D. Kacy Cullen della Perelman School of Medicine , un bioingegnere che ha lavorato alla riparazione dei nervi per 15 anni. Cullen e colleghi hanno esperienza nella creazione e nella sperimentazione di materiali per impalcature nervose.

Utilizzando scaffold disponibili in commercio per la crescita dei nervi, i ricercatori hanno introdotto le cellule nell’idrogel di collagene. “Le cellule migrano nell’innesto nervoso e creano un foglio di cellule di Schwann”, afferma Le. “In tal modo stanno formando la guida nervosa funzionalizzata per guidare la generazione di assoni nel vuoto lasciato da una lesione”.

“Per ottenere le cellule di Schwann ospiti in tutto un bioscaffold, in pratica stai approssimando la riparazione naturale dei nervi”, afferma Cullen. In effetti, quando i gruppi di Le e Cullen hanno collaborato per impiantare questi innesti in roditori con una lesione del nervo facciale e poi hanno testato i risultati, hanno visto prove di una riparazione funzionale. Gli animali avevano meno abbassamento facciale rispetto a quelli che avevano ricevuto un innesto “vuoto” e la conduzione nervosa era stata ripristinata. Le cellule staminali impiantate sono sopravvissute anche negli animali per mesi dopo il trapianto.

“Gli animali che hanno ricevuto i condotti nervosi carichi delle cellule infuse hanno avuto una performance che corrispondeva al gruppo che ha ricevuto un autotrapianto per la loro riparazione”, dice. “Quando sei in grado di eguagliare le prestazioni della procedura gold-standard senza un secondo intervento chirurgico per acquisire l’autotrapianto, questa è sicuramente una tecnologia da perseguire ulteriormente”.

Mentre l’attuale studio ha lavorato alla riparazione di una piccola lacuna in un nervo, i ricercatori mirano a continuare a perfezionare il metodo per cercare di riparare le lacune più grandi, come spesso si verificano quando il cancro orale richiede la rimozione chirurgica di un tumore. “Il campo ha un disperato bisogno di quelli che sono stati soprannominati ‘impalcature viventi’ per dirigere la ricrescita”, dice Cullen.

Le osserva che questo approccio darebbe ai pazienti con cancro orale o trauma facciale l’opportunità di utilizzare i propri tessuti per recuperare la funzione motoria e la sensazione e per avere miglioramenti estetici dopo una riparazione.

E mentre il gruppo di Le si concentra sulla testa e sul collo, ulteriori lavori su questo modello potrebbero tradursi nella riparazione dei nervi anche in altre aree del corpo. “Sono fiducioso che possiamo continuare a muoverci in avanti verso l’applicazione clinica”, dice.

 

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