20 giugno 2008
Aggiornamenti e focus
Derma in provetta
Tags:
L'esperienza nella realizzazione di tessuti artificiali ha origine negli anni '70, proprio con la ricostruzione in vitro della pelle umana, in particolare dello strato più superficiale, l'epidermide.
La sua struttura particolarmente semplice ha facilitato l'approccio bio-ingegneristico aprendo un indirizzo di ricerca che oggi vede sul mercato farmaceutico e biotecnologico molti prodotti destinati alla cura di ustioni, ulcere venose, piaghe da decubito, ulcere diabetiche.
La procedura generale, introdotta nel 1975 da due ricercatori, J. Rheinwald e H. Green, consisteva nella coltura cellulare di cheratinociti (cellule dell'epidermide) del paziente o del donatore. Con adeguati fattori di crescita si stimola la moltiplicazione fino a raggiungere superfici monostratificate ampie con un grave inconveniente: il tessuto che si ottiene è troppo sottile e fragile per essere maneggiato agevolmente. Da allora molti ricercatori si sono impegnati nello sviluppo di tecniche e metodi per ottimizzare l'idea dei due pionieri dell'ingegneria tessutale.
Anche in Italia, la collaborazione tra alcune università e aziende biotecnologiche ha contribuito con importanti risultati allo sviluppo del settore.
Seppure con alcune varianti l'approccio, comune a tutti i team di ricerca italiani, è stato l'introduzione di biomateriali semisintetici a base di acido ialuronico, un polisaccaride ampiamente diffuso in tutti gli spazi intercellulari.
Questo materiale mostra numerosi vantaggi; oltre ad essere tollerato e assorbito dall'organismo ricevente, offre un supporto maneggevole e facilmente asportabile dal terreno di coltura (senza uso di enzimi) per essere innestato.
Ha inoltre permesso di riprodurre anche lo strato più profondo della pelle, il derma, che è costituito da cellule (i fibroblasti) disposte in un'architettura intricata e pluristratificata e quindi più critico da riprodurre. I fibroblasti, all'interno dell'intelaiatura tridimensionale di acido ialuronico, riescono a moltiplicarsi su più strati complessi e depositano matrice extracellulare ricca di collagene, fibronectina e laminina (molecole tipiche del derma).
Sovrapponendo la lamina di cheratinociti al tessuto simildermico si ottiene una struttura integrata con giunzioni e molecole tipiche della membrana basale della pelle. Un elemento importante offerto dal metodo è il mantenimento dello stato differenziato, cioè l'espressione di caratteri tipici, raggiunto dalle cellule.
Attualmente la procedura consiste in un prelievo di circa un centimetro quadrato di pelle dal paziente; il derma e l'epidermide vengono separati, e da questi si estraggono rispettivamente fibroblasti e cheratinociti. Dopo circa una settimana di coltura per aumentare il numero di cellule disponibili, si procede con la semina sui supporti di acido ialuronico. Dopo due settimane lo strato simildermico viene impiantato e dopo circa dieci giorni si applica anche la lamina di cheratinociti. L'aspetto estetico non è perfetto, in quanto mancano peli, ghiandole sebacee, vasi sanguigni, melanociti, ma i risultati clinici sono notevoli in molteplici applicazioni.
La composizione e la preparazione del similderma, più complesso da ottenere, varia da un'azienda all'altra. Alcuni prodotti sono realizzati con un materiale bilaminare costituito da una pellicola di nylon e gomma siliconica rivestita di proteine derivate dal collagene di maiale. Il preparato può essere usato come terreno di semina per i fibroblasti. In alternativa si può usare collagene bovino. Per costruire la matrice per la semina si usano anche materiali di ampio uso chirurgico, come acido poliglicolico e polyglactin-910.
Una recente ricerca, condotta da bioingegneri dell'Università di Buffalo propone lo studio di una pelle, prodotta in vitro, geneticamente modificata in grado di produrre fattori di crescita dei cheratinociti per accelerare la guarigione delle lesioni.
Simona Zazzetta
La sua struttura particolarmente semplice ha facilitato l'approccio bio-ingegneristico aprendo un indirizzo di ricerca che oggi vede sul mercato farmaceutico e biotecnologico molti prodotti destinati alla cura di ustioni, ulcere venose, piaghe da decubito, ulcere diabetiche.
La procedura generale, introdotta nel 1975 da due ricercatori, J. Rheinwald e H. Green, consisteva nella coltura cellulare di cheratinociti (cellule dell'epidermide) del paziente o del donatore. Con adeguati fattori di crescita si stimola la moltiplicazione fino a raggiungere superfici monostratificate ampie con un grave inconveniente: il tessuto che si ottiene è troppo sottile e fragile per essere maneggiato agevolmente. Da allora molti ricercatori si sono impegnati nello sviluppo di tecniche e metodi per ottimizzare l'idea dei due pionieri dell'ingegneria tessutale.
Il contributo italiano
Anche in Italia, la collaborazione tra alcune università e aziende biotecnologiche ha contribuito con importanti risultati allo sviluppo del settore.
Seppure con alcune varianti l'approccio, comune a tutti i team di ricerca italiani, è stato l'introduzione di biomateriali semisintetici a base di acido ialuronico, un polisaccaride ampiamente diffuso in tutti gli spazi intercellulari.
Questo materiale mostra numerosi vantaggi; oltre ad essere tollerato e assorbito dall'organismo ricevente, offre un supporto maneggevole e facilmente asportabile dal terreno di coltura (senza uso di enzimi) per essere innestato.
Ha inoltre permesso di riprodurre anche lo strato più profondo della pelle, il derma, che è costituito da cellule (i fibroblasti) disposte in un'architettura intricata e pluristratificata e quindi più critico da riprodurre. I fibroblasti, all'interno dell'intelaiatura tridimensionale di acido ialuronico, riescono a moltiplicarsi su più strati complessi e depositano matrice extracellulare ricca di collagene, fibronectina e laminina (molecole tipiche del derma).
Sovrapponendo la lamina di cheratinociti al tessuto simildermico si ottiene una struttura integrata con giunzioni e molecole tipiche della membrana basale della pelle. Un elemento importante offerto dal metodo è il mantenimento dello stato differenziato, cioè l'espressione di caratteri tipici, raggiunto dalle cellule.
Attualmente la procedura consiste in un prelievo di circa un centimetro quadrato di pelle dal paziente; il derma e l'epidermide vengono separati, e da questi si estraggono rispettivamente fibroblasti e cheratinociti. Dopo circa una settimana di coltura per aumentare il numero di cellule disponibili, si procede con la semina sui supporti di acido ialuronico. Dopo due settimane lo strato simildermico viene impiantato e dopo circa dieci giorni si applica anche la lamina di cheratinociti. L'aspetto estetico non è perfetto, in quanto mancano peli, ghiandole sebacee, vasi sanguigni, melanociti, ma i risultati clinici sono notevoli in molteplici applicazioni.
Altri metodi
La composizione e la preparazione del similderma, più complesso da ottenere, varia da un'azienda all'altra. Alcuni prodotti sono realizzati con un materiale bilaminare costituito da una pellicola di nylon e gomma siliconica rivestita di proteine derivate dal collagene di maiale. Il preparato può essere usato come terreno di semina per i fibroblasti. In alternativa si può usare collagene bovino. Per costruire la matrice per la semina si usano anche materiali di ampio uso chirurgico, come acido poliglicolico e polyglactin-910.
Una recente ricerca, condotta da bioingegneri dell'Università di Buffalo propone lo studio di una pelle, prodotta in vitro, geneticamente modificata in grado di produrre fattori di crescita dei cheratinociti per accelerare la guarigione delle lesioni.
Simona Zazzetta
