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Nanotube SCI Repair

Sviluppo e sperimentazione pre-clinica di bioprotesi nanostrutturate composite per la rigenerazione delle lesioni croniche al midollo spinale.

Gran parte delle lesioni al sistema nervoso centrale (SNC) conducono a paralisi o deficit psico-funzionali permanenti ed a tutt’oggi gran parte delle lesioni al SNC risultano pressoché incurabili in misura efficace. Grazie alla scoperta in campo biologico delle cellule staminali neurali (NSC), aventi potenzialità neurogeniche, si sono aperte prospettive inaspettate per terapie cellulari in questo ambito. Tuttavia un supporto fisico per l’innesto di cellule è necessario nel caso in cui lesioni traumatiche, esiti post-operatori o patologie degenerative lascino ampi vuoti o cavità nel tessuto da rigenerare, evento tutt’altro molto frequente nel caso delle lesioni cronicizzate al midollo spinale. Difatti, nelle lesioni croniche al midollo spinale si ha solitamente un’importante perdita di tessuto con formazione di cavità o tessuto cicatriziale esteso: in tal caso è stato dimostrato come una semplice terapia basata esclusivamente sul trapianto cellulare risulti del tutto inefficace.

 

 

Attualmente solo pochi approcci di ingegneria dei tessuti biologici (facente uso sinergico di biomateriali e di cellule) hanno portato ad applicazioni dal definitivo successo in ambito clinico (ed esempio nel caso di ricostruzione della pelle, della cornea e della vescica). Tuttavia, in ambito del sistema nervoso (ed anche, ma non solo, nel cuore o nelle lesioni ossee di ampia portata) tale approccio, è risultato inefficace. Difatti attualmente questo si è basato su supporti microstrutturati composti da polimeri semisintetici ricoperti da cellule di natura non prettamente nervosa (poiché quest’ultime di pressoché impossibile reperibilità da organismi umani), rilascianti farmaci o semplicemente costituenti una barriera fisica alla dannosa invasione di cellule infiammatorie.

Di recente introduzione è invece il campo della nanomedicina, la quale, facendo uso di strategie innovative ed all’avanguardia, ha tutta le potenzialità, insieme all’utilizzo di cellule staminali neurali umane , di offrire nuove bioprotesi nanostrutturate, bioriassorbibili e progettabili a livello molecolare. Il progetto pertanto si inserisce nel percorso di sviluppo di una protesi nanostrutturata composita per la ricostruzione efficace del midollo spinale tramite il nostro innovativo ed inter-disciplinare approccio, già comprovato nei benefici nel caso di roditori, verso il bacino d'utenza dall'elevato costo umano e sociale costituito da pazienti paraplegici e tetraplegici.

Grazie alle enormi potenzialità offerte dalle cellule staminali neurali umane e dalle nanotecnologie, in questo progetto si svilupperanno sofisticati biomateriali bioriassorbibili che stimolino la rigenerazione nervosa e favoriscano l’integrazione tridimensionale necessaria per la sopravvivenza delle cellule staminali trapiantate. Useremo in sinergia cellule staminali neurali umane di grado clinico, rilascio controllato di farmaci, riabilitazione, materiali ottenuti tramite elettrofilatura (electrospinning) e materiali auto-assemblanti, con l’obiettivo di favorire l’integrazione del supporto (scaffold) composito e di promuovere la rigenerazione, guidata nello spazio, del tessuto nervoso danneggiato.

In caso di esito positivo sarà realistico e breve il passaggio in animali di media taglia. Il progetto si avvarrà di un gruppo di ricerca dedicato alla nanomedicina, eterogeneo per “expertise” professionale, ma omogeneo nelle ampie finalità fisiologico-rigenerative scelte, già conosciuto ed apprezzato a livello internazionale nell’ambito della medicina rigenerativa per il sistema nervoso. Tra i risultati già pubblicati in modelli animali di rigenerazione nervosa annoveriamo il ripristino funzionale della connettività nervosa in lesioni di 1 cm al nervo sciatico (Panseri et al.2008) e la rigenerazione parziale, con conseguente rimielinizzazione e recupero funzionale di lesioni cronico-contusive, in ratti adulti (Gelain et la.2011) ed il miglioramento del decorso post-contusivo in seguito a iniezioni di biomateriali nanostrutturati nelle lesioni acute al midollo spinale (Cigognini et al.2011).