Caratterizzazione delle cellule progenitrici endoteliali cresciute su scaffold funzionalizzati con ECM

La Medicina Rigenerativa è un settore della medicina che si occupa di ripristinare o, addirittura, creare ex novo alcuni tessuti o organi danneggiati in seguito a traumi, patologie o invecchiamento. È un campo interdisciplinare di ricerca e applicazioni cliniche incentrate sulla riparazione, sostituzione o rigenerazione di cellule, tessuti o organi in modo da ripristinare la funzione compromessa risultante da qualsiasi causa, compresi i difetti congeniti. Una nuova disciplina di carattere biotecnologico che si delinea all’interno del contesto della medicina rigenerativa è l’ingegneria tissutale. L’obiettivo dell’ingegneria tissutale è la “restitutio ad integrum” del tessuto danneggiato mediante la sua sostituzione con un tessuto prodotto in laboratorio capace di integrarsi nell’organismo. L’ingegneria tissutale è un’istogenesi in vitro, ovvero la costituzione di un tessuto partendo da cellule staminali che vanno incontro a un processo di differenziamento funzionale e morfologico necessari per lo svolgimento della funzione tipica di quel tessuto. Un altro aspetto fondamentale dell’ingegneria tissutale è l’utilizzo di supporti (scaffold) tridimensionali o bidimensionali specifici su cui vengono inizialmente seminate le cellule e successivamente fatte crescere e differenziare per generare un costrutto biologico funzionale. Oltre a definire uno spazio 3D, lo scaffold, guida lo sviluppo del tessuto e funziona da template (stampo). Lo scaffold è una componente critica dell’ingegneria tissutale, in quanto è destinato a rilasciare, contenere e formare il nuovo tessuto in vitro promuovendo la riparazione del tessuto in vivo. La matrice extracellulare dei mammiferi rappresenta un eccellente materiale per scaffold adatto a molte applicazioni terapeutiche: la “relazione” tra resistenza ed elasticità dipende dal contenuto in collagene ed elastina che, nel modello rappresentato dalla ECM naturale, è ottimale. In studi pre-clinici su animali e in applicazioni cliniche su pazienti è stata anche dimostrata la sua capacità nel facilitare il rimodellamento di diversi tessuti. Nei tessuti degli animali l’ECM è un network eterogeneo formato da diverse proteine strutturali e funzionali, glicoproteine e proteoglicani organizzati in una sovrastruttura tridimensionale. La composizione della matrice extracellulare svolge un ruolo fondamentale in vivo nei processi di migrazione e di differenziamento cellulare. La ECM è la componente che determina le proprietà fisiche di ogni tipo di tessuto connettivo, fornisce un microambiente appropriato a supportare l’adesione cellulare ed influenza la proliferazione e la differenziazione cellulare. Scaffold costituiti da matrice extracellulare hanno dimostrato di avere caratteristiche morfologiche e strutturali che dipendono dal tessuto da cui derivano con conseguenti effetti differenti sull’adesione cellulare e anche differente capacità di supportare e mantenere i fenotipi cellulari differenziati. Le cellule progenitrici endoteliali (EPC) sono una popolazione di cellule staminali che possono riprodursi, migrare e acquisire il fenotipo delle cellule endoteliali mature. Esse sono reclutate durante il processo di riparazione tissutale per facilitare la vascolarizzazione. È stato ipotizzato che le EPC possano promuovere e stimolare la neovascolarizzazione secernendo fattori paracrini come il VEGF. L’interazione tra EPC e superficie dell’impianto richiede sia la presenza di proteine della matrice sia un adeguato grado di rugosità superficiale del biomateriale che costituisce il supporto.