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Chirurgia rigenerativa con cellule staminali del tessuto adiposo

Anna Gosio

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Le biotecnologie sono una scienza che consiste nell’utilizzo di esseri viventi per la produzione di un bene di interesse, che può essere un alimento, un farmaco o un biocarburante. In particolare le biotecnologie utilizzano molto spesso la tecnologia del DNA ricombinante, al fine di sfruttare il patrimonio genetico (o parte) di un qualunque organismo, inserendolo per esempio in un altro.

Le applicazioni dell’utilizzo di organismi geneticamente modificati (OGM) sono molto varie: dall’industria alla medicina, passando per la salvaguardia dell’ambiente e l’agricoltura.

Le biotecnologie sono un argomento molto interdisciplinare, che non comprende soltanto tutti i settori della biologia (fisiologia cellulare, biochimica, biologia molecolare, etc.), ma anche la chimica (in particolare la chimica organica), l’ingegneria, la fisica e l’informatica.

Chirurgia rigenerativa con cellule staminali del tessuto adiposo

Negli ultimi anni molti scienziati hanno dimostrato l’esistenza di cellule del corpo adulto capaci di riparare o rigenerare tessuti danneggiati. Oggi, grazie alla chirurgia rigenerativa, queste cellule vengono impiegate in campo ortopedico per la cura delle più diffuse patologie a carico di anca e ginocchio.

La cartilagine è un tessuto di sostegno fondamentale per le articolazioni e può andare incontro ad usura a causa dell’artrosi o in presenza di altre patologie provocando dolore articolare e problemi di movimento.

Oggi è possibile intervenire chirurgicamente per stimolare la rigenerazione cartilaginea, ottenendo una naturale ricrescita biologica del tessuto e innescando un processo di autoguarigione, senza l’impiego di materiali sintetici esterni.

Queste nuove metodologie di chirurgia ortopedica rigenerativa sfruttano le cosiddette cellule mesenchimali (cellule staminali adulte di origine adiposa) che vengono prelevate dallo stesso paziente e, dopo una particolare procedura di trattamento, iniettate nell’articolazione danneggiata (innesto autologo).

 

Usura della cartilagine e dolori articolari

Le articolazioni (come anca, ginocchio e spalla) sono le parti anatomiche che permettono l’utilizzo e la movimentazione delle estremità del corpo umano. Queste giunture svolgono un lavoro meccanico continuo e sono protette dalla cartilagine, una struttura complessa che ha il compito di ammortizzare e rendere fluido il movimento articolare.

Avendo una struttura non vascolarizzata la cartilagine ha una limitata la capacità di rigenerazione. Ciò la rende una delle parti del corpo più fragili e soggette all’usura.

Il conseguente avvicinamento dei capi ossei causa dolore con difficoltà nella deambulazione e nel normale di utilizzo dell’arto.

Traumi, malformazioni, errori posturali, patologie infiammatorie e degenerative possono determinare o aggravare un’usura eccessiva e precoce della cartilagine.

In alcuni casi il dolore è destinato a diventare sempre più acuto fino a rendere ardui i movimenti più semplici come scendere e salire dal letto. Quello che è iniziato come un fastidio passeggero può tramutarsi in un dolore cronico influenzando negativamente la sfera lavorativa e privata della persona.

 

Chirurgia rigenerativa e cura della cartilagine

Nei casi in cui le terapie conservative (mediche e fisioterapiche) siano inefficaci, è possibile ricorrere alla chirurgia rigenerativa e sottoporsi ad interventi con innesti autologhi di tessuto adiposo.

La chirurgia rigenerativa è una particolare branca della medicina che ha come obiettivo quello di riparare” cellule, tessuti e organi non con la sostituzione (come nel caso della chirurgia protesica, ad esempio), ma attraverso pratiche tecnologicamente avanzate di rigenerazione cellulare.

Le tecniche rigenerative, nate negli ultimi anni grazie al contributo di programmi di ricerca internazionali, si avvalgono di cellule staminali, riprogrammazione cellulare, terapia genetica e ingegneria tissutale.

Le ricerche sulla chirurgia rigenerativa hanno ottenuto, in ortopedia, grandi risultati rendendo l’impianto autologo di cellule mesenchimali prelevate dall’adipe una valida alternativa nella cura di patologie collegate all’usura cartilagine articolare.

Le cellule mesenchimali sono cellule staminali adulte e indifferenziate capaci di intraprendere percorsi differenziati e mutare in cellule di vari tessuti come cellule del tessuto osseo, adiposo, cartilagineo, cardiaco e muscolare e ancora in cellule neuron-like, cellule endoteliali, epatociti, cellule pancreatiche. 

 

Cosa sono le cellule mesenchimali adipose?

Le cellule mesenchimali di origine adiposa sono delle cellule staminali adulte estratte direttamente dal grasso corporeo. L’adipe è una fonte unica, facilmente accessibile e abbondante di cellule staminali adulte dall’alto potenziale rigenerativo. Il corpo umano è totalmente ricoperto di tessuto adiposo e in una persona sana rappresenta circa il 10-30% del peso.

Le cellule mesenchimali (MSC) sono cellule staminali che hanno proprietà immunomodulatorie, ovvero sono in grado di regolare le alterazioni delle risposte del sistema immunitario, hanno capacità anti-infiammatorie e una volta innestate nell’organismo migrano verso il tessuto danneggiato favorendo i processi rigenerativi in loco.

Dopo la scoperta iniziale avvenuta alla fine del XX secolo, i ricercatori hanno isolato le MSC da vari tessuti come il midollo osseo, il sangue del cordone ombelicale, la placenta, il liquido amniotico, il liquido sinoviale, il periostio e il grasso

Le cellule staminali del tessuto adiposo (ASC, ovvero: Adipose Stem Cell) sono state scoperte nel 2000 e sono state studiate per più di 10 anni. L’esito della ricerca le ha incoronate come elemento centrale della medicina rigenerativa

Le cellule staminali del tessuto adiposo, una volta innestate nell’organismo, sono in grado di stimolare la produzione della cartilagine, migliorare la lubrificazione del comparto intrarticolareaumentare la distanza tra i capi articolari riducendone l’attrito, mantenere lo spazio articolare per migliorare l’attività visco suppletiva del liquido sinoviale, provocare la rigenerazione cartilaginea a seguito di un evento traumatico o in conseguenza a una malformazione ossea.

Inoltre le ASC hanno una notevole capacità proliferativa sia in vivo, successivamente all’innesto, sia in vitro, in coltura, conservando un potenziale multilineare

 

Come si svolge l’intervento di chirurgia rigenerativa?

L’innesto autologo di ASC è un’operazione che prevede il prelievo e l’innesto di cellule mesenchimali adipose dal paziente che è contemporaneamente donatore e ricevente.

Utilizzare questo meccanismo ha diversi vantaggi quali: scarsa possibilità di rigetto, impossibilità di contrarre malattie infettive da altro donatorefacilità di riassorbimento da parte dell’organismo e tempi di recupero veloci con benefici a medio lungo termine.

L’intervento avviene senza ricovero e complessivamente ha una durata di circa 30 minuti. Avviene in un unico tempo operatorio e viene svolto secondo una prassi mini-invasiva.

Dopo l’anestesia locale – o generale a seconda delle necessità del paziente – il chirurgo effettua una piccola incisione nella zona addominale e procede con lalipoaspirazione aiutandosi con lievi pressioni nel punto di prelievo.

Il grasso recuperato viene processato attraverso un apposito kit monouso. Il materiale, pulito e purificato dai residui, assume una consistenza liquida. Finita la processazione, della durata di pochi minuti, vengono isolate le cellule mesenchimali pronte per essere iniettate.

In artroscopia si procede allo shaving articolare, ovvero alla pulizia cartilaginea, rimuovendo eventuali porzioni danneggiate. Infine viene effettuato l’innesto autologo di tessuto adiposo all’interno della cavità articolare.

Al termine dell’intervento la zona del prelievo viene suturata e coperta con un bendaggio compressivo. Dopo il trattamento in alcuni soggetti è possibile notare un lieve gonfiore nel punto della lipoaspirazione. In genere è consigliato tenere lamedicazione per circa una settimana e, a seconda del caso clinico, lo specialista potrà prescrivere un breve percorso riabilitativo.

 

Cellule mesenchimali e trattamento dell’artrosi

Le principali patologie che colpiscono la cartilagine sono le patologie reumatiche in particolare l’artrite e l’artrosi.

Un’équipe di ricercatori internazionali ha di recente monitorato l’effetto dell’innesto autologo di cellule mesenchimali adipose nelle articolazioni di ginocchio e anca a intervalli regolari durante l’anno successivo all’operazione.

Lo studio, condotto dal King Abdulaziz University Hospital in Arabia Saudita, ha coinvolto 1.128 persone affette da artrosi dal 2° al 4° stadio e quasi l’85% erano in stato di sovrappeso o obesità.

A distanza di 3/6 mesi dal trattamento coloro che avevano un indice di massa corporea maggiore e un grado di artrosi più avanzato presentavano una lenta rigenerazione cartilaginea.

Un ulteriore monitoraggio effettuato sugli stessi pazienti a distanza di 6/12 mesi dalla terapia, mostrava che i pazienti avevano raggiunto lo stesso risultato clinicodi pazienti con artrosi ad un livello minore e un minor indice di massa corporea. I ricercatori hanno concluso che l’infiltrazione autologa di cellule staminali adipose può essere considerata una terapia efficace, sicura e duratura, in grado di migliorare la qualità della vita del paziente.

 

 

 

Viaggiatrice e cittadina del mondo, scrittrice e musicista a tempo perso, fotografa autodidatta per passione. Sognatrice accanita sia di notte che di giorno. Mi piace camminare, ma su due ruote viaggio meglio.

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XENOBOT/Arriva il primo robot vivente

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Con l’inizio del nuovo decennio l’umanità continua senza sosta nella ricerca scientifica volta a sfruttare ogni mezzo possibile per migliorare la nostra vita nel quotidiano e nei casi di estrema necessità. Che questi siano legati alla salute o alla conoscenza, questo nuovo millennio ha ampliato nuovi orizzonti considerati per anni irraggiungibili dall’essere umano, e oggi ci troviamo di fronte a una realtà che abbiamo sempre considerato essere al di fuori del possibile.
Stiamo parlando dell’invenzione del primo robot vivente.
Nonostante questa sembri una notizia irreale possiamo affermare con certezza la veridicità di questa nuova invenzione sviluppata nell’University of Vermont (USA), anche se non corrisponde precisamente a ciò che si può immaginare a primo impatto. Non si tratta di un robot tradizionale o di una nuova specie animale, ma di un organismo vivente e programmabile assemblato interamente con cellule viventi attraverso un super computer. Prendono il nome di “Xenobot”, in riferimento alla rana africana Xenopus Laevis dai cui embrioni gli scienziati hanno prelevato delle cellule staminali che uniti in un agglomerato danno vita a questi robot le cui dimensioni non supera il millimetro. Questo prototipo biodegradabile, definibile come una nuova classe di artefatti, è il risultato di simulazioni al computer attraverso algoritmi per la costruzione e dell’incubazione delle cellule staminali volta a moltiplicarle, fino a raggiungere il migliaio; questi due processi hanno permesso lo sviluppo di diversi tipi di tessuti, tra i quali anche strati cardiaci che permettono la locomozione dell’organismo e il trasporto. Ciò significa che l’utilizzo dei “Xenobot” può variare a diversi campi di applicazione: dalla somministrazione di farmaci attraverso il trasporto all’interno del nostro corpo, alla rimozione di microplastiche nell’oceano e alla ricerca di contaminazioni radioattive. Questi sono solo esempi dei possibili impieghi di questa affascinante invenzione, ma nonostante il prezioso vantaggio che l’umanità può trarre da essa, degli osservatori hanno fatto notare il possibile (seppur ipotetico) utilizzo della medesima per cause meno nobili, come lo sviluppo di bio-arme. Per tale ragione è facile immaginare che la crescita di questo filone di ricerca dovrà essere accompagnata dalla stesura di precise linee guida di carattere etico.

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