Il tendine è un tessuto che collega i muscoli alle ossa e sono fondamentali per il movimento e la locomozione. Le lesioni ai tendini sono abbastanza comuni, ma interessano in modo particolare gli atleti, che spesso possono richiedere molti mesi per la riabilitazione, con un impatto significativo sulla qualità della vita. Inoltre, sebbene esistano molte opzioni di trattamento, nessuna di esse è una cura definitiva e molte provocano dolore, immunogenicità o fallimento del trattamento a lungo termine. Pertanto, è necessaria una nuova strategia terapeutica per la loro riparazione.
Per raggiungere questo obiettivo, gli scienziati del Tokyo Medical and Dental University (TMDU) hanno sviluppato con successo, grazie alle cellule staminali umane, un tessuto artificiale simile a un tendine che simula le proprietà dei tendini e offre una ricostruzione tendinea significativamente migliorata in un modello murino con rottura dei tendini.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Journal of Tissue Engineering.
Tendine artificiale sviluppato da cellule staminali umane: ecco come è andato l’esperimento
Le cellule staminali pluripotenti indotte dall’uomo, o hiPSC, sono cellule staminali staminali speciali che possono essere derivate da qualsiasi cellula adulta e possono essere differenziate in qualsiasi tipo di cellula specializzato: “Usando hiPSC con Mohawk (Mkx), potremmo produrre tessuto tendineo artificiale”, ha spiegato Hiroki Tsutsumi, autore principale dello studio.
Mohawk è un fattore di trascrizione che promuove l’espressione di geni coinvolti nella formazione dei tendini e quindi guida la differenziazione delle cellule staminali in cellule tendinee. Queste cellule staminali che esprimono Mohawk sono state quindi messe in un sistema di coltura 3D specializzato che esercita una forza meccanica sulle cellule mentre crescono. Questo simula le condizioni per lo sviluppo dei tendini e migliora l’allineamento e l’organizzazione delle cellule, consentendo loro di creare tessuti simili a tendini.
Successivamente, gli scienziati hanno testato il tendine artificiale in un modello murino con rottura dei tendini. I risultati sono stati entusiasmanti. Sei settimane dopo l’impianto, il tendine artificiale aveva proprietà meccaniche simili a quelle di tendini normali di topo non danneggiato. Inoltre, il tessuto tendineo impiantato è stato in grado di reclutare e mobilitare cellule tendinee dall’ospite che possono partecipare ulteriormente al processo di riparazione. Ciò ha confermato una buona integrazione del tessuto.
“Abbiamo dimostrato che i bio-tendini derivati da cellule staminali pluripotenti indotte dall’uomo hanno proprietà meccaniche e biologiche simili ai tendini normali e possono essere completamente integrati in tempi relativamente brevi dopo un intervento chirurgico di trapianto in un modello murino, rendendoli una strategia interessante per l’applicazione clinica nei tendini Il prossimo passo verso la traduzione clinica sarebbe testarli in modelli animali di grandi dimensioni per valutarne la capacità come biomateriale su scala più ampia“, ha specificato Hiroshi Asahara, autore principale dello studio.
Questi risultati promettenti suggeriscono che una nuova strategia medica per la riparazione dei tendini potrebbe essere clinicamente disponibile in futuro.
“I tendini sono tessuto connettivo che legano i nostri muscoli alle nostre ossa“, ha spiegato Chen-Ming Fan di Carnegie: “Migliorano la nostra stabilità e facilitano il trasferimento di forza che ci permette di muoverci. Ma sono anche particolarmente suscettibili a lesioni e danni”.
Sfortunatamente, una volta che si è subito un infortunio al tendine, raramente si riprende completamente, il che può comportare una mobilità limitata e richiedere una gestione del dolore a lungo termine o persino un intervento chirurgico. Le responsabili sono le cicatrici fibrose, che interrompono la struttura dei tessuti dei tendini.
Lavorando con Tyler Harvey e Sara Flamenco di Carnegie, Fan ha rivelato tutti i tipi di cellule presenti nel tendine rotuleo, che si trova sotto la rotula, comprese le cellule staminali tendinee precedentemente non definite.
“Poiché le lezioni tendinee raramente guariscono completamente, si pensava che le cellule staminali tendinee potessero non esistere“, ha detto l’autore principale Harvey. “Molti li hanno cercati inutilmente, ma il nostro lavoro li ha definiti per la prima volta”.
Le cellule staminali sono cellule “vuote” associate a quasi ogni tipo di tessuto, che non si sono completamente differenziate in una specifica funzionalità. Possono anche autorinnovarsi, creando un pool da cui possono formarsi tipi cellulari appena differenziati per supportare la funzione di un tessuto specifico. Ad esempio, le cellule staminali muscolari possono differenziarsi in cellule muscolari, ma fino ad ora, le cellule staminali per il tendine erano sconosciute.
Sorprendentemente, la ricerca del team ha mostrato che sia le cellule del tessuto cicatriziale fibroso che le cellule staminali dei tendini hanno origine nello stesso spazio, le cellule protettive che circondano un tendine. Inoltre, queste cellule staminali tendinee fanno parte di un sistema competitivo con precursori di cicatrici fibrose, il che spiega perché la guarigione dei tendini è una tale sfida.
