Il nuovo biomateriale si ottiene combinando il sangue con alcune molecole sintetiche che ne migliorano le naturali capacità rigenerative senza segni di tossicità
Alcuni animali hanno capacità straordinarie di rigenerazione: le salamandre possono far ricrescere interi arti e i vermi piatti riescono a rigenerare un corpo completo da piccoli frammenti. Noi esseri umani non possediamo questi “superpoteri” ma, oltre alla straordinaria capacità rigenerativa del fegato, il nostro organismo è dotato di un sistema di riparazione naturale capace di guarire piccole lesioni e fratture. Quando ci feriamo, il sangue forma un coagulo che attiva un processo rigenerativo, riparando il tessuto lesionato. I ricercatori dell'Università di Nottingham (Gran Bretagna) hanno creato una versione migliorata di questo meccanismo naturale per guarire piccole lesioni ossee. Combinando il sangue dei pazienti con molecole sintetiche, hanno sviluppato un gel autoassemblante in grado di potenziare le capacità rigenerative naturali: i risultati sono stati pubblicati a novembre su Advanced Materials.
LA SFIDA DELLA RIGENERAZIONE
Con l’invecchiamento della popolazione, la necessità di terapie rigenerative efficaci e accessibili è in costante crescita. Terapie avanzate come quelle basate sulle cellule staminali rappresentano un pilastro della medicina rigenerativa (come raccontato nel podcast “Reshape – un viaggio nella medicina del futuro”), grazie alla capacità di queste cellule di rigenerare direttamente alcuni tessuti danneggiati o di rilasciare molecole che ne stimolano la guarigione. Ma i problemi legati alle evidenze scientifiche, alla sicurezza e ai costi limitano ancora l’uso clinico di queste terapie cellulari, come spiegato nel vademecum realizzato da Osservatorio Terapie Avanzate e nell’ultima versione della guida per i pazienti pubblicata dall’ISSCR . Nella pratica clinica, il ricorso a trapianti di tessuti resta la soluzione più comune, ma non priva di complicazioni come dolore, perdita di sangue o rigetto.
TENTATIVI DI RIGENERAZIONE IN PROVETTA
Un strategia promettente si basa sul meccanismo naturale del nostro corpo per guarire piccole ferite e fratture: tutto inizia nel sangue, con la formazione di un “ematoma rigenerativo” (RH), una sorta di coagulo che attiva le cellule e i fattori necessari per la riparazione. Segue un processo “a cascata”, una serie di eventi sequenziali che portano alla formazione di una rete di globuli rossi, piastrine, cellule immunitarie e molecole che stimolano la crescita di nuovi vasi sanguigni e tessuti.
Gli scienziati hanno cercato di replicare questo meccanismo naturale in provetta, utilizzando materiali come la fibrina, una proteina plasmatica che partecipa alla formazione del coagulo, e il plasma che è ricco di piastrine. Ma i risultati non sono sempre soddisfacenti e riproducibili, perché anche piccole variazioni nella composizione dell’ematoma rigenerativo o nell’ambiente circostante il danno da riparare possono influenzare il processo rigenerativo.
UN BIOMATERIALE RIGENERATIVO DAL SANGUE
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno utilizzato, invece, il sangue intero dei pazienti, che contiene tutti i componenti fondamentali per la guarigione. Il sangue è stato combinato con molecole sintetiche, i cosiddetti “peptidi anfifili” (PA), che grazie alla loro conformazione (una testa idrofila e una coda idrofoba) sono in grado di autoassemblarsi in strutture nanometriche e di interagire con i componenti del sangue durante il processo di rigenerazione.
L’arricchimento con i PA, spiegano i ricercatori, contribuisce a guidare e migliorare l’attività naturale dell’ematoma rigenerativo. Le nanofibre di PA si intrecciano all’impalcatura di fibrina creando strutture simili a un gel, ancora più robuste e resistenti o con proprietà specifiche, come quelle di stimolare la rigenerazione naturale dei tessuti.
Ad esempio, l’aggiunta di glutammina ha permesso di creare un gel con caratteristiche meccaniche modulabili e una migliore capacità di trattenere fattori di crescita, elementi cruciali per la rigenerazione ossea. Questa combinazione tra PA e sangue intero offre, insomma, la possibilità di creare una vasta gamma di materiali bioattivi personalizzati, ottimizzati per diversi tipi di tessuti e riparo.
UN APPROCCIO BIOCOOPERATIVO
I gel ottenuti hanno mostrato proprietà molecolari, cellulari e strutturali simili a quelle dell’ambiente naturale di guarigione del corpo e sono stati capaci di sostenere la proliferazione di cellule staminali mesenchimali umane, cellule endoteliali e fibroblasti, fondamentali per la riparazione dei tessuti. Inoltre, questi gel hanno promosso la rigenerazione del tessuto osseo in esperimenti preclinici condotti su ratti da laboratorio senza mostrare segni di tossicità o risposte immunitarie avverse.
“Questo approccio 'biocooperativo' apre nuove opportunità per sviluppare materiali rigenerativi sfruttando e potenziando i meccanismi del processo di guarigione naturale”, ha dichiarato Alvaro Mata, ingegnere biomedico dell'Università di Nottingham e co-autore dello studio. “In altre parole, il nostro approccio mira a utilizzare meccanismi rigenerativi con cui ci siamo evoluti come fasi di fabbricazione per progettare materiali rigenerativi”.
Questa innovazione potrebbe rappresentare un passo importante verso terapie rigenerative più sicure e accessibili, in cui una parte del proprio corpo, in questo caso il sangue, si trasforma in un ingrediente fondamentale per la riparazione di lesioni o fratture.
