La medicina rigenerativa ha compiuto un passo significativo grazie alla ricerca condotta dal Terasaki Institute for Biomedical Innovation di Los Angeles. Gli scienziati hanno sviluppato un bioinchiostro innovativo che utilizza un ormone a rilascio prolungato per promuovere la crescita e la rigenerazione di tessuti muscolari stampati in 3D. La scoperta potrebbe avere implicazioni profonde nel trattamento di pazienti che hanno subito perdite o danni muscolari a causa di traumi, malattie o interventi chirurgici.
La stampa 3D ha già rivoluzionato diversi settori, dalla produzione industriale al design, ma è nel campo della medicina rigenerativa che potrebbe avere l’impatto più profondo. Un bioinchiostro (e la capacità di creare tessuti e organi su misura per i pazienti) ha il potenziale di trasformare la cura delle malattie e la chirurgia. Una delle sfide principali è la creazione di tessuti che non solo assomigliano a quelli naturali, ma che funzionano anche come loro.
Il contesto della sfida
La generazione di tessuto muscolare simile a quello “originale” non è un compito semplice. Il tessuto è composto da molti tipi di cellule diverse, e l’ambiente circostante i muscoli è regolato da complesse vie biochimiche e biomeccaniche. Queste includono citochine infiammatorie e fattori di crescita che mantengono la stabilità interna e supportano la riparazione dei tessuti.
L’approccio tradizionale e i suoi limiti
Attualmente, la riparazione dei muscoli danneggiati o persi a causa di traumi, malattie o interventi chirurgici comporta il trasferimento di muscolo sano nel sito interessato, una tecnica chiamata trasferimento autologo. Tuttavia, questo metodo non solo impatta negativamente l’area da cui viene prelevato il tessuto sano, ma può ostacolare il recupero funzionale del muscolo.
Una soluzione innovativa: il bioinchiostro
Il bioinchiostro sviluppato dal Terasaki Institute for Biomedical Innovation (TIBI) potrebbe superare le limitazioni del trasferimento autologo, migliorando le costruzioni muscolari scheletriche stampate in 3D.
Il normale sviluppo del muscolo scheletrico è un processo graduale. Si basa su mioblasti, precursori delle cellule muscolari, che si fondono insieme per formare miotubi, che alla fine diventano fibre muscolari. Questo processo è chiamato miogenesi. Pertanto, nell’ingegneria dei muscoli, è fondamentale che la funzionalità sia mantenuta assicurando che le cellule muscolari in maturazione siano allineate strutturalmente e che la loro sopravvivenza sia potenziata.
L’ingrediente chiave del bioinchiostro: IGF-1
Per simulare la miogenesi, i ricercatori si sono affidati a un ingrediente chiave nel loro bioinchiostro: il fattore di crescita IGF-1. Questo ormone, con una struttura molecolare simile all’insulina, è essenziale per la normale crescita di ossa e tessuti.
Il bioinchiostro è composto da un idrogel a base di gelatina biocompatibile chiamato gelatin methacryloyl (GeIMA), cellule mioblastiche e microparticelle di PLGA rivestite con IGF-1 progettate per rilasciare lentamente l’ormone man mano che le particelle si degradano.
Risultati promettenti
I ricercatori hanno scoperto che tre giorni dopo la biostampa delle costruzioni muscolari i mioblasti erano vitali, confermando che il processo di stampa non aveva danneggiato le cellule. Hanno osservato un miglior allineamento dei mioblasti e la fusione dei mioblasti per formare miotubi. Questi risultati sono stati particolarmente evidenti nelle costruzioni contenenti IGF-1.
Verso un futuro rigenerativo
Questi risultati sono solo l’inizio. Con ulteriori ricerche e sviluppi, potremmo vedere l’uso diffuso di questa tecnologia in chirurgia e medicina rigenerativa. Come ha sottolineato Ali Khademhosseini, autore corrispondente dello studio, “c’è un grande potenziale nell’utilizzare questa strategia per la creazione terapeutica di tessuto muscolare funzionale e contrattile”.
La ricerca è stata pubblicata nella rivista Macromolecular Bioscience, e ve la linko qui.
