Dall'Espresso: nanotech contro l'artrosi

Medicina Generale | Redazione DottNet | 06/03/2009 08:56

È un nanomicroscopio che viaggerà dentro le nostre articolazioni a caccia delle piccole, impercettibili alterazioni della cartilagine, il segno dell'artrosi che verrà. Così sarà possibile scoprire le prime lesioni di una patologia che interessa circa la metà degli over 50, con conseguenze serie e spesso invalidanti, nel corso di una comune artroscopia, l'esame che valuta dall'interno le condizioni di un'articolazione.

 

L'ultima soluzione hi-tech ai dolori degli italiani è la nanodiagnosi che potrebbe guidare una conseguente terapia dell'invisibile: lo promette una ricerca pubblicata su 'Nature Nanotechnology' da un team internazionale del quale fanno parte Riccardo Gottardi e Roberto Raiteri del dipartimento di Ingegneria Biofisica ed Elettronica dell'Università di Genova, insieme a Ivan Martin, attualmente a Basilea.

La nuova speranza parte dalle opportunità che offre il nanomicroscopio a forza atomica, uno strumento estremamente sofisticato che riesce a toccare con grande leggerezza la superficie di un materiale e così ne registra la durezza e la consistenza. Nelle persone malate di artrosi la cartilagine diventa più rigida e meno elastica e lo strumento è in grado di cogliere eventuali variazioni della consistenza del tessuto anche minime. Nello studio pubblicato da 'Nature' sono state esaminate cartilagini di topo e frammenti di tessuto umano, asportati da comuni biopsie effettuate durante un'artroscopia, l'esame che va a valutare dall'interno le condizioni di un'articolazione. E le prime modificazioni nella cartilagine sono state osservate già in animali giovanissimi, dell'età di un mese, grazie a punte rilevatrici di taglia nanometrica, mentre i metodi standard e le punte più grandi, dell'ordine del millesimo di millimetro, non riescono a cogliere segni di danneggiamenti fino a sei mesi.

Quando questa tecnica sarà resa disponibile per indagare le articolazioni umane, il trattamento della malattia potrebbe essere rivoluzionato: diagnosticando con grande precocità i danni alla cartilagine indotti dall'artrosi, sarà possibile impedire o almeno rallentare di molto l'avanzata della malattia cronica. "Lo studio conferma che questa tecnologia è in grado di riconoscere il tessuto degenerato con precisione", spiega Roberto Raiteri . Per questo, il nanomicroscopio è immaginato come un futuro ausilio a supporto dell'artroscopia.

Non solo: un'applicazione più vicina del nanomicroscopio potrebbe essere quella di utilizzare lo strumento per controllare la qualità del tessuto cartilagineo creato in laboratorio che deve essere impiantato all'interno di un'articolazione. "Il microscopio a forza atomica potrà consentire di valutare prima dell'eventuale impianto il tessuto cartilagineo creato in laboratorio, permettendo test e misurazioni di qualità ad oggi non disponibili", conferma Raiteri: "Con questo studio abbiamo dimostrato che il metodo può risultare sensibile nel misurare lo stato di salute della cartilagine. Ora con ulteriori ricerche si punterà a definire i parametri necessari per applicare lo strumento all'attività clinica".

E qui si parla dell'oggi, visto che negli ultimi anni si è assistito a un vero boom della medicina rigenerativa, ovvero dell'utilizzo di biomateriali impiegati per la crescita di cellule staminali cosiddette mesenchimali, potenzialmente in grado di creare nuova cartilagine. Le prospettive di questa medicina che promette una nuova generazione di terapie e trapianti capaci di ricreare nel corpo colpito dall'artrosi i tessuti necessari a regolare funzionamento delle articolazioni sono enormi: oggi il valore mondiale di un business del genere è stimato sui 2,5 miliardi di dollari, con una crescita annuale del 13,6 per cento prevista fino al 2012. "Il mercato potenziale europeo è di circa 15 mila impianti l'anno, mentre quello statunitense è tre volte superiore", commenta Ferdinando Priano, ortopedico, già presidente della Società italiana di Artroscopia: "I due enti responsabili della certificazioni di nuovi farmaci e presidi terapeutici, l'Emea per l'Europa e la Fda per gli Usa, hanno sviluppato delle metodologie di produzione, di controllo e di impiego degli impianti che tutti gli operatori devono seguire".

Una delle strade che gli scienziati indicano per sostituire la cartilagine coinvolge le cellule staminali mesenchimali che hanno il compito di contrastare l'azione dell'interleuchina-1, una sorta di istigatore naturale che provoca danni alla cartilagine, infiammazioni e dolori. Le persone malate di artrosi hanno nelle articolazioni colpite quantità troppo alte di queste molecole distruttive e l'organismo non riesce più a difendersi da solo e a ostacolare la progressiva distruzione della cartilagine. Per questo si interviene con un trapianto di cellule mesenchimali. Spiega Priano: "In genere i risultati di questo trattamento si vedono in tempi relativamente brevi, già dopo alcune settimane, e gli effetti nel tempo dipendono dalla gravità della malattia. Di solito si riesce a controllare il dolore per un periodo che varia da sei mesi a due anni. Quando l'effetto delle proteine inibitrici iniettate diminuisce, possono ripresentarsi i vecchi fastidi e si possono effettuare, se indicate, ulteriori iniezioni di cellule". La buona notizia non riguarda tutti i malati: la tecnica funziona solo nelle forme di malattia non avanzata, quando ancora è presente una sufficiente quantità di cellule cartilaginee nell'articolazione. Cionondimeno, in Italia si eseguono circa 4 mila interventi l'anno.

Un'altra strategia hi-tech per aiutare chi soffre di artrosi prevede di modellare con una sorta di camicia protettiva le facce dell'articolazione che entrano in contatto tra loro per difendere osso e cartilagine dal progredire della malattia. Per produrre questa sorta di copertura si può utilizzare sia tessuto di origine animale 'umanizzato' in laboratorio sia cellule del paziente.

La prima via passa attraverso una tecnica di autoinnesto: si prendono frammenti cartilaginei, si applicano su speciali strutture e si modella il tessuto all'interno dell'articolazione per ricoprire le aree lese dal processo artrosico, come fosse una camicia. "L'intervento si effettua in artroscopia (cioè inserendo solamente un sottile tubicino dotato di fibre ottiche e di microbisturi all'interno dell'articolazione) per l'artrosi della spalla", commenta Priano: "E si utilizza quando esistono lesioni degenerative molto profonde che interessano diverse aree dell'articolazione, nel tentativo di ritardare o evitare il ricorso alla protesi".

Un'altra strada possibile è quella di impiegare cellule dello stesso paziente per costruire barriere anatomiche all'avanzata dell'artrosi. "Una tecnica prevede l'utilizzo di cellule staminali prelevate dal sangue del malato mescolate a cellule cartilaginee specializzate, raccolte da un'articolazione", conclude Priano: "Queste cellule vengono poi distribuite su una membrana di acido ialuronico, una sostanza fatta come una sottile maglia a rete in cui le cellule stesse rimangono vive e vitali. Infine questa membrana viene inserita all'interno dell'articolazione dove è riassorbita completamente, mentre le cellule cartilaginee e le cellule staminali presenti si trasformano rimanendo a disposizione della cartilagine articolare".

Questa tecnica è eseguita in due tempi. Più veloce risulta, invece, il prelievo di staminali del sangue che vengono centrifugate e poi mescolate con speciali collanti biologici e spalmate nelle zone dell'articolazione interessate dal processo patologico. Il mix si comporta come una specie di bio-silicone col compito di sigillare l'articolazione dando al contempo modo alle cellule staminali di riprodursi e differenziarsi. Anche in questo caso si parte da cellule prelevate dal paziente fatte sviluppare in laboratorio grazie a specifici fattori di crescita per poi essere inserite all'interno dell'articolazione. I primi studi mostrano che questi interventi possono avere successo, specie se eseguiti in persone giovani e con quadri non particolarmente gravi di malattia.

Gli esperti ammettono che la medicina rigenerativa delle articolazioni è ai suoi primi passi e che è ancora lontana la possibilità di ricostruire artificialmente un'intera articolazione deteriorata dall'artrosi. Per ripristinarla ci sarebbe bisogno, infatti, di trapiantare un gran numero di cellule e di fargli assumere una forma fisica ben precisa, ma la cartilagine ha difficoltà a rimodellarsi e a prendere la forma che le si vorrebbe dare perché la rigenerazione del tessuto avviene su superfici in continuo movimento e sotto continuo carico meccanico. A oggi si può intervenire su lesioni parziali e meglio se in fase non avanzata. Per questo la nanodiagnosi diventa uno strumento essenziale per trasferire al maggior numero di persone possibile i benefici dei trapianti e della medicina rigenerativa.
 

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