Vol.XXXVII, Suppl. 1 - Giornale Italiano di Ortopedia e Traumatologia

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di questo scaffold nel promuovere la fusione del sito di
osteotomia in un modello animale di sternotomia 32 .
Il nostro gruppo ha, inoltre, sviluppato una tecnica di
produzione di biomateriali con struttura tridimensionale
porosa con un preciso controllo della macro- e microarchitettura.
Tale struttura porosa permette di accogliere cellule
osteoprogenitrici come le MSC. Esperimenti in vitro
condotti dal nostro gruppo hanno mostrato come le MSC
umane crescono aderenti alla superfi cie delle microfi bre
che costituiscono la maglia porosa dello scaffold. La superfi
cie del polimero può essere funzionalizzata in modo
da immobilizzare sulla superfi cie fattori di crescita osteoiduttivi.
In un recente studio il nostro gruppo di ricerca
ha dimostrato come superfi ci di poli-capro-lattone (PCL)
funzionalizzate tramite grafting chimico con BMP-2 possono
indurre la differenziazione osteogenica di MSC umane
coltivate su queste superfi ci in condizioni basali 33 .
L’ingEgnEria tissutaLE E LE cELLuLE staMinaLi
MEsEnchiMaLi: VErso L’appLicaZionE cLinica
L’ingegneria tissutale del tessuto osseo sembra avere la
capacità di superare le limitazioni delle strategie disponibile
ed eguagliare le caratteristiche dell’osso autologo
mediante l’utilizzo di bioscaffold con potere osteoinduttivo
e osteoconduttivo e cellule staminali con potere osteogenico.
I nuovi bioscaffold funzionalizzati con fattori di
crescita avranno la capacità di indurre il differenziamento
delle cellule progenitrici verso il fenotipo osseo guidando
la neovascolarizzazione in modo da generare un costrutto
ingegnerizzato capace di promuovere la riparazione e
la rigenerazione del tessuto osseo.
Le cellule staminali presenti nel microambiente ematopoietico
del midollo osseo sono state descritte per la prima
volta negli anni ’70 da Friedenstein et al. Data la loro
capacità in colture di aderire su superfi ci di plastica e di
sviluppare colonie di cellule fusiformi, sono state defi nite
unità formanti colonie di fi broblasti 29 . Queste cellule hanno
la capacità di differenziare in differenti tessuti di derivazione
mesodermica. Da questa deriva l’ampio utilizzo
del termine cellule staminali mesenchimali (MSC – Mesenchymal
Stem/Stromal Cells). Sebbene le MSC siano state
per prime descritte nel midollo osseo, queste sono state
identifi cate in tutti i tessuti, in quanto costituiscono la popolazione
pericitaria della parete vasale 34 .
La Società Internazionale di Terapia Cellulare defi nisce le
MSC cellule stromali multipotenti aventi tre caratteristiche
principali: 1) l’adesione a superfi ci di plastica; 2) l’espressione
di uno specifi co set di molecole di membrana (CD73,
CD90, CD105), e la mancanza di espressione di marker
ematopoietici CD14, CD34 e CD45 e di antigene leucocitario
umano-DR (HLA-DR); e 3) la capacità di differenziarsi
nelle tre principali linee differenziative mesodermiche (osteoblastica,
condrogenica e adipocitaria). Sebbene queste
g. VadaLà Et aL.
caratteristiche principali si applichino a tutte le MSC, alcune
differenze possono dipendere dal tessuto di origine; per
esempio, le MSC derivate dal tessuto adiposo esprimono
gli antigeni di membrana CD34 e CD54 34 .
Le MSC possono differenziarsi sia in vitro che in vivo in
osteoblasti o condrociti. Il trapianto e la differenziazione
delle MSC in osteoblasti funzionali sono stati dimostrati in
vivo in un modello animale e nell’uomo, per il trattamento
dell’osteogenesis imperfecta e la perdita di grandi segmenti
di sostanza ossea 35 36 .
In Europa, le MSC sono considerate un terapia farmacologica
avanzata (Advanced Therapy Medicinal Products
– ATMP), come defi nito dalla Normativa Europea CE
No. 1394⁄2007. Nello specifi co, tenendo conto dell’applicazione
delle MSC per favorire l’artrodesi vertebrale,
le MSC espanse in vitro ed associate a bioscaffolds sono
considerate prodotti dell’ingegneria tissutale. Pertanto, le
MSC devono essere prodotte in accordo con le pratiche
di buona fabbricazione (Good Manufacturing Practices
– GMPs), con controlli rigorosi, al fi ne di ottenere una
terapia cellulare effi cace e sicura per essere impiegata in
trial clinici. Il trasferimento dei protocolli di ricerca in procedure
basate sulle GMP per la produzione su larga scala
delle MSC (clinical grade), richiede un’analisi attenta di
tutti i rischi e benefi ci al fi ne di identifi care e controllare
tutti gli aspetti critici 37 . In particolare, i seguenti parametri
dovrebbero essere considerati: sorgente e metodo di prelievo,
semina cellulare, tasso di proliferazione e mezzo di
coltura. Per l’applicazione clinica, l’uso di plasma umano
arricchito di fattori di crescita piastrinici rappresenta
un’alternativa effi cace al siero animale 37 .
Un altro aspetto critico è il controllo di qualità. L’espansione
cellulare in colture non è scevra dal rischio di contaminazioni
batteriche, rischio xenogenico o di trasformazione
cellulare. Così, le condizioni di coltura devono
essere testate e sottoposte a rigorosa validazione ed a
controlli di qualità eseguiti durante il prelievo delle cellule
e nelle diverse fasi di produzione. I controlli di qualità
devono comprendere: test batteriologici, controlli fenotipici,
follow-up morfologico delle colture. I controlli fi nali di
qualità devono includere la vitalità ed i test fenotipici 37 .
L’analisi dei risultati di studi clinici futuri e di quelli ad oggi
in corso, associati ad un attenta valutazione del rapporto
costo/benefi cio, sono alla base della possibile diffusione di
queste applicazioni biotecnologiche in chirurgia vertebrale.
concLusioni
Una solida artrodesi in chirurgia del rachide può essere
ottenuta mediante l’utilizzo di numerose tecnologie che promuovono
la neo-formazione ossea tra due vertebre adiacenti.
Nonostante numerosi studi abbiano studiato l’effi cacia
clinica di nuovi scaffolds e l’applicazione di biotecnologie,
ancora nessuna opzione è superiore all’osso autologo.