Ingegneria tessutale
Osteogenesi, osteoinduzione, osteoconduzione
a cura del Dr. Stefano Guidotti - Firenze
L’ingegneria tessutale in ambito ortopedico è un campo interdisciplinare emergente
che cerca di rispondere ai bisogni di salute applicando i principi della biologia e
dell’ingegneria per lo sviluppo di validi sostituti al fine di mantenere e ristabilire la
funzione dei tessuti ossei umani. Questa forma di terapia si differenzia da quella
farmacologica standard o dall’uso di trapianti già in uso da tempo, perché implica una
vera e propria sinergia e integrazione tra quello che la tecnologia ci mette a
disposizione e il corpo del paziente, consentendo tempi di recupero più veloci e il
raggiungimento d’obiettivi fin ora preclusi o nemmeno immaginabili.
I notevoli recenti progressi, conseguiti nell’ambito della rigenerazione tessutale e
dello sviluppo di sostituti biologici in grado di mantenere, ripristinare o migliorare la
struttura e la funzione di tessuti umani normali o patologici, hanno riproposto
nell’uso quotidiano termini medici e biologici fino a poco tempo fa strettamente
relegati all’ambiente scientifico.
Ecco di seguito una breve e speriamo chiara descrizione di alcuni termini che
riguardano l’applicazione delle nuove tecniche di ingegneria tessutale in ambito
ortopedico e traumatologico. Il tessuto osseo, nonostante l’immagine statica e
immodificabile che lo caratterizza nell’immaginario popolare, ha invece una sua
normale attività di rinnovo e mantiene anche nell’adulto un’alta capacità di
rigenerarsi.
Per osteogenesi s’intende genericamente la formazione di nuovo osso da cellule
preposte appunto a questa funzione. In ambito d’ingegneria tissutale possono essere
sfruttate cellule progenitrici già presenti in loco, purché sufficientemente vitali ed in
numero sufficiente. In alternativa possono essere utilizzate a questo scopo cellule
staminali autologhe, cioè cellule progenitrici delle cellule che producono osso
(osteoblasti) , precedentemente prelevate dallo stesso individuo, sottoposte a
concentrazione e successivamente riposizionate nella sede in cui sono necessarie. Le
cellule staminali hanno grande capacità di differenziarsi in tipi diversi di cellule
“funzionali” a seconda del compito che viene loro richiesto. La fonte di
approvvigionamento più utilizzata è il midollo osseo, dove si trovano cellule
staminali che possono dare origine alle cellule del sangue (globuli rossi, bianchi e
piastrine) ma anche a quelle che costituiranno i diversi tessuti connettivi come l’osso,
la cartilagine, i tendini ecc. Inoltre, da un punto di vista pratico, il midollo osseo è
una fonte accessibile di cellule osteogeniche dal momento che può essere raccolto
con una procedura relativamente semplice aspirazione.
Per osteoinduzione si intende il processo per cui varie molecole hanno la capacità di
determinare una stimolazione delle cellule proposte a formare osso inducendo o
incrementando appunto la loro funzione. Inducono la formazione di osso i cosiddetti
fattori di crescita e le proteine morfogenetiche. Tra i primi sono ormai utilizzati da
tempo quello derivante dalle piastrine (PDGF), quelli simil insulinici, quello
endoteliale ed altri. Le proteine morfogenetiche dell’osso appartenenti al tipo TGF-β
sono glicoproteine di membrana ottenute per clonazione.
Per osteoconduzione s’intende il processo grazie al quale tramite supporti diversi,
biologici o sintetici (metalli, ceramici, polimeri, e compositi) si facilita la
rigenerazione del nuovo tessuto osseo, fungendo da impalcatura temporanea. Il
supporto biologico ideale è rappresentato da osso autologo prelevato da un altro
segmento dello stesso soggetto, adeguatamente preparato. In altri casi si può ricorrere
ad osso di banca, cioè omologo, disponibile in diversi formati e in abbondanza se
necessario. In ogni caso possono essere associati i fattori di crescita prima ricordati.
Altre volte si ricorre a supporti sintetici, biocompatibili, detti scaffold su cui
colonizzano e funzionano le cellule osteogeniche e i fattori di crescita. Un elemento
indispensabile alla buona riuscita della riparazione, specie di fronte a grosse perdite
di sostanza, è costituito da una buona vascolarizzazione.
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