Nuova tecnica utilizza stampa 3D per produrre protesi d’anca vivente

protesi dell'anca

Con l’obiettivo di trattare l’artrosi dell’anca senza intervento chirurgico per sostituirla, gli scienziati hanno programmato le cellule staminali per far crescere una nuova cartilagine su un modello 3-D a forma di anca. In più, utilizzando la terapia genica hanno attivato la nuova cartilagine in modo da rilasciare molecole anti-infiammatorie per evitare un ritorno dell’ artrite.

( Vedi anche:Scoperta la proteina che causa l’artrite idiopatica giovanile).

La tecnica, dimostrata in uno sforzo di collaborazione tra Washington University School of Medicine di St. Louis e Cytex Therapeutics Inc. a Durham, NC, è stata descritta il 18 luglio 2016, in Proceedings of the National Academy of Sciences .

La scoperta potrebbe un giorno fornire un’alternativa alla chirurgia per la sostituzione dell’anca, in particolare nei giovani pazienti. I medici sono infatti restii ad effettuare tali operazioni in pazienti sotto i 50 anni perchè le protesi in genere durano meno di 20 anni e un secondo intervento chirurgico per rimuovere una protesi usurata, potrebbe distruggere l’osso e mettere i pazienti a rischio di infezione.

La sostituzione di una protesi articolare usurata è un intervento chirurgico difficile“, ha detto Farshid Guilak, PhD, Professore di chirurgia ortopedica presso la Washington University. “Abbiamo sviluppato un modo per rigenerare un giunto artritico utilizzando cellule staminali del paziente per crescere una nuova cartilagine, in combinazione con la terapia genica per rilasciare molecole anti-infiammatorie che mantenono l’artrite a bada. La nostra speranza è di prevenire, o almeno ritardare, la sostituzione dell’articolazione protesica“.

La tecnica utilizza un 3-D biodegradabile sintetico che Guilak e il suo team hanno sviluppato. Il ponteggio, modellato nella forma precisa del paziente, è coperto con la cartilagine prodotta da cellule staminali proprie del paziente, prelevate dal grasso sotto la pelle. Il ponteggio può, ad esempio, essere impiantato sulla superficie di un anca artritica. Il rifacimento del manto dell’anca con tessuto “vivente” è stato progettato per alleviare il dolore da artrite e ritardare o addirittura eliminare, la necessità di un intervento chirurgico di sostituzione, in alcuni pazienti.

Inoltre, inserendo un gene attivato con un farmaco nella cartilagine appena cresciuta, il gene può guidare il rilascio di molecole anti-infiammatorie per combattere un ritorno dell’ artrite, che di solito è ciò che innesca tali problemi comuni.

“Quando vi è l’infiammazione, possiamo somministrare ad un paziente un semplice farmaco che attiva il gene che abbiamo impiantato, per ridurre l’infiammazione nel giunto“, ha spiegato Guilak, Professore di biologia dello sviluppo e di ingegneria biomedica. “Possiamo smettere di somministrare il farmaco in qualsiasi momento, per spegnere il gene“.

La terapia genica è molto importante“, ha spiegato il ricercatore, ” perché quando i livelli di molecole infiammatorie aumentano, la cartilagine viene distrutta e il dolore aumenta”. Con l’aggiunta di terapia genica alla tecnica delle cellule staminali e ponteggi, Guilak ed i suoi colleghi ritengono che sarà possibile combattere l’artrite per un periodo di tempo molto lungo.

Il ponteggio 3-D è stato costruito utilizzando un modello di tessitura che dà al dispositivo la struttura e le proprietà della cartilagine normale. Franklin Moutos, PhD, Vice Presidente dello sviluppo tecnologico a Cytex, ha spiegato che la struttura unica è il risultato di circa 600 fasci di fibre biodegradabili tessute insieme per creare un tessuto ad alte prestazioni in grado di funzionare come la cartilagine normale.

A riprova di ciò, gli impianti sono abbastanza forti per sopportare carichi fino a 10 volte il peso corporeo del paziente, che in genere è quello che le nostre articolazioni devono sopportare quando ci esercitiamo“, ha detto Moutos.

Attualmente, ci sono circa 30 milioni di americani con diagnosi di artrosi e i dati suggeriscono che l’incidenza dell’ artrosi è in aumento. Questo numero include pazienti molto giovani, di 40/ 65 anni di età che hanno limitate opzioni di trattamento perché gli approcci conservativi non hanno funzionato e che non sono ancora candidati per la sostituzione totale del giunto a causa della loro giovane età.

Bradley Estes, PhD, Vice Presidente di ricerca e sviluppo a Cytex, ha osservato, “Prevediamo che in futuro questi pazienti più giovani potranno essere candidati ideali per questo tipo di protesi articolare biologica“.

Guilak, che è anche Direttore della ricerca presso il Shriners Hospitals for Children-St. Louis e co-Direttore della Washington University Centro di Medicina Rigenerativa, collabora con Cytex su questa ricerca. Gli scienziati hanno testato vari aspetti della ingegneria tissutale nelle cellule in coltura e alcuni impianti personalizzati sono già in fase di sperimentazione negli animali da laboratorio.

Secondo il ricercatore, se tutto va bene, questi dispositivi potrebbero essere pronti per i test di sicurezza negli esseri umani in tre-cinque anni.

Fonte: scifeed

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