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Un piccolo pacchetto potrebbe avere un grande potenziale per aiutare le terapie cellulari

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Le terapie cellulari sono state a lungo considerate un’opzione terapeutica alternativa per i pazienti con una serie di malattie causate da insufficienza di organi e tessuti, inclusi infarto, diabete, cecità corneale e fibrosi cistica. Sebbene in teoria ottime, in pratica, queste terapie mostrano un successo clinico limitato in molte applicazioni a causa della bassa vitalità cellulare dopo l’iniezione, nonché della scarsa ritenzione nel sito di iniezione e dell’attecchimento nel tessuto danneggiato. La ricerca in corso guidata da Rachelle Palchesko e Adam Feinberg sta esplorando l’uso di un nuovo metodo di somministrazione cellulare per aiutare le cellule ad attaccarsi e rimanere dove sono più necessarie.

Ogni anno negli Stati Uniti vengono eseguite più di 50.000 procedure di trapianto di cornea, una statistica impressionante che supera il numero di trapianti di tutti gli altri organi solidi messi insieme. In una nuova ricerca pubblicata su Communications Materials , i ricercatori della CMU e dell’Università di Pittsburgh propongono di utilizzare un piccolo pacchetto di cellule endoteliali corneali avvolte in pellicola termoretraibile come potenziale alternativa al trapianto di cornea quando la bassa densità delle cellule endoteliali è la causa della cecità corneale.

L’endotelio corneale (CE) è un singolo strato di cellule che riveste la superficie posteriore della cornea ed è responsabile del mantenimento dello spessore e della chiarezza della cornea. Quasi la metà di tutti i trapianti di cornea deriva dal fallimento del CE, principalmente a causa di una perdita di cellule che non possono replicarsi per riparare danni o lesioni.

Sebbene esistano alcuni trattamenti per l’insufficienza CE, il rigetto cronico e l’offerta limitata di donatori hanno motivato lo sviluppo di nuovi metodi per iniettare cellule CE per ripopolare l’endotelio corneale e ripristinare la funzione. Fino ad ora, la maggior parte degli approcci richiedeva la rimozione dell’EC esistente tramite raschiatura o lesioni criogeniche della cornea per fornire un posto in cui le cellule rilasciate si attaccassero.

Le cellule CE formano ?Monostrati su quadrati di matrice extracellulare e mantengono la loro struttura e vitalità attraverso l’imballaggio termoretraibile e l’iniezione. Credito: Feinberg Lab
“Puoi immaginare che se stai cercando di prendere una cellula sana e metterla in un tessuto ostile, non vuole rimanere lì”, ha spiegato Rachelle Palchesko, ricercatrice della facoltà speciale di ingegneria biomedica. “Avevamo un punto di riferimento per l’applicazione efficace delle cellule termoretraibili nella cornea sulla base di un lavoro svolto da un gruppo in Giappone e sapevamo che avremmo potuto migliorarlo. Siamo stati in grado di dimostrare che possiamo confezionare le cellule in modo efficace e convincerli a integrarsi nei tessuti ad alta densità, senza indurre lesioni o rimuovere alcuna cellula. La nostra tecnologia può migliorare le terapie cellulari e aiutare le cellule ad attaccarsi e rimanere dove vogliamo”.

La tecnica del gruppo utilizza isole micropatternate di cellule endoteliali corneali termoretraibili in uno strato di matrice extracellulare simile a una membrana basale che consente alle cellule di mantenere le loro giunzioni cellula-cellula e la struttura citoscheletrica mentre sono in sospensione. In una serie di studi, i piccoli pacchetti di cellule hanno mostrato la capacità di innestarsi rapidamente in monostrati endoteliali corneali intatti e ad alta densità in sistemi modello sia in vitro che in vivo.

I microstrati termoretraibili si integrano nell’endotelio corneale sano esistente. Credito: Feinberg Lab
“La maggior parte della mia ricerca è stata nel trattamento della cecità corneale; tuttavia, riteniamo che questa tecnologia abbia un forte potenziale per essere applicata ad altre aree del corpo”, ha affermato Palchesko. “Il nostro gruppo in laboratorio sta studiando come applicare questa tecnologia per trattare la fibrosi cistica o fornire cellule dopo un infarto”.

“Immagina che l’insufficienza d’organo possa essere prevenuta con una semplice iniezione nel tessuto colpito invece di aspettare un trapianto che potrebbe non arrivare mai”, ha affermato Adam Feinberg, professore di ingegneria biomedica e scienza e ingegneria dei materiali. “Questo è il potenziale davvero entusiasmante della tecnologia in quanto viene ulteriormente sviluppato e convalidato. E siamo grati per il supporto del National Institutes of Health and Cystic Fibrosis Foundation nel finanziamento di questa ricerca”.

Palchesko ha aggiunto: “Questa è una tecnologia semplice ed efficace, non è eccessivamente ingegnerizzata; stiamo solo avvolgendo queste celle in piccoli pacchetti. Credo che possiamo andare più lontano e aiutare molte persone”.


Ulteriori informazioni: Rachelle N. Palchesko et al, Attecchimento in vivo nell’endotelio della cornea utilizzando cellule avvolte in una matrice extracellulare, Communications Materials (2022). DOI: 10.1038/s43246-022-00247-1

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