Upload
domenica-mazzei
View
221
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Rigenerazione versus cicatrizzazione: Le acquisizioni scientifiche degli ultimi 10 anni e le implicazioni cliniche
F. Mazzoleni Clinica di Chirurgia Plastica, Università di Padova
XXII CONGRESSO NAZIONALE
S.I.F.I.P.A.CPADOVA, 2-4 Aprile 2009
I principali “costrutti” (i prodotti del laboratorio di Ingegneria Tessutale) oggi in uso
• Epitelio cutaneo
• Osso
• Cartilagine
• Tendine
• Epitelio delle mucose
• Tessuto grasso
Trattamento di superficie Trattamento di superficie ustionata con cheratinociti ustionata con cheratinociti coltivati in vitro:coltivati in vitro:a 21 giornia 21 giorni
Effetti clinici delle lamine di cheratinociti: la
chiusura della lesione è più rapida ma la
retrazione cicatriziale persiste immutata
CoculturaDermo – epidermica
:
Using distinct subpopulations of cells,a calcified zone is formed at the interface
La cartilagine di laboratorio:
La cartilagine di laboratorio:
Current Treatment Options: Autologous Current Treatment Options: Autologous Chondrocyte Implantation (ACIChondrocyte Implantation (ACI
Gli ostacoli
• Se confrontati con i tessuti naturali, i “costrutti” prodotti sino ad oggi dal laboratorio sono ancora incompleti. Gli ostacoli al loro sviluppo clinico sono:
• i problemi tecnici di laboratorio, cioè di Ingegneria Tessutale,
• il rigetto,• la mancanza di un peduncolo vascolare
clinicamente utilizzabile (microanastomosi),• le restrizioni legali e religiose.
IL PROBLEMA VASCOLARE
La nostra esperienza: la camera intestinale (chirurgia sperimentale)
ArteryVein
Impermeablemembrane
Adipocytes
ArteryVein
A B C
D E F
IL PROBLEMA VASCOLARE
Morrison et al.Bernard O’Brien Institute of
MicrosurgeryMelbourne, Australia
INDIRIZZI RICOSTRUTTIVI DI STRUTTURE COMPLESSE
ATTUALI E FUTURI
Attualmente la sostituzione di un organo, come un segmento di arto, è realizzata mediante il trapianto chirurgico oppure l’impianto di mezzi protesici
L’Ingegneria tessutale persegue due obiettivi di diverso livello
1°Obiettivo massimo: costruzione di lembi tessutali ed organi, capaci di svolgere le loro funzioni specifiche
INDIRIZZI RICOSTRUTTIVI DI STRUTTURE COMPLESSE
ATTUALI E FUTURI
2°Obiettivo intermedio • A) costruzione di “tessuti” ed “organi”
strutturalmente incompleti e non ancora funzionali, ma in grado di diventarlo una volta posti in vivo grazie ad un’integrazione operata dall’ospite
• B) costruzione di strutture sintetiche integrate da strutture biologiche (in vitro).
Costruisce scaffold che mimano l’ECM per promuovere un assemblaggio multicellulare , dotato di una data capacità funzionale.
INDIRIZZI RICOSTRUTTIVI DI STRUTTURE COMPLESSE ATTUALI E FUTURI
• Gli approcci futuri verosimilmente integreranno cellule staminali entro tessuti ingegnerizzati o useranno materiali ingegnerizzati impiantabili per guidare il comportamento di cellule staminali in vivo
I BIOOMATERIALI
• IDROSSIAPATITE
(sale dell’osso)
CRANIOPLASTICA CON IDROSSIAPATITE
Controllo a 3 anni
A tre anni
TAC cranica a 3 mesi
Tac a 8 mesi
IDROSSIAPATITE+
CELLULE MESENCHIMALI
I BIOMATERIALI
• INTEGRA (collagene bovino con acido condroitin 6 solfato)
13.11.07
INTEGRA® SL
13.11.07 19.11.07
20.12.07
INTEGRA® TS
Lepidi S., Abatangelo G., Vindigni V., Deriu GP., Zavan B.,Tonello C., Cortivo (Chir. Vascol., Chir. Plast., Dpt Biotecn., Università di Padova)
In vivo regeneration of small-diamter (2 mm) artery using a polymer scaffod
The FASEB Journal, 2005, 1-16l
La matrice di acido jaluronico
INDIRIZZI RICOSTRUTTIVI DI STRUTTURE COMPLESSE
ATTUALI E FUTURI
• Le strategie si moltiplicano parallelamente al progresso delle conoscenze della biologia
Le conquiste della biologia
1. Cellule staminali: se ne trovano ovunque!
Le nicchiestaminali
Processed Lipoaspirated Cells
Adipogenica
Osteogenica
Condrogenica
Miogenica
Neurogenica
Le colture di adipociti
• Lo sviluppo di masse adipose idonee a dare forma e volume a deformità mammarie da chirurgia demolitiva
Le conquiste della biologia2. Il midollo osseo: centro pilota della
guarigione segmentaria
Il processo di guarigione segmentario non è un evento locale: vi partecipano cellula staminali di altri distretti, MSCs in particolare: il midollo osseoè verosimilmente il centro pilota.
Nel sangue di grandi ustionati si è osservato un significativo incremento di cellule endoteliali progenitrici, di verosimile provenienza midollare.
.
Le conquiste della biologia3. Le regole dell’homing
I MECCANISMI DEL TROPISMO
Ruolo dell’SDF-1 e del CXCR4cdf
Le conquiste della biologia4. Il ruolo paritario dell’ECM e la manovrabilità
dei tessuti connettivi
Il rapporto paritario tra ECM e cellule è stato riconosciuto fondamentale nella differenziazione e nello sviluppo di tutti i settori corporei.
Oltre ai numerosi fattori chimici individuati negli ultimi anni, oggi si dà molto rilievo alle forze meccaniche nel pilotaggio di questo rapporto: l’ipotesi della tensegrity e della meccano-trasduzione di INGBER.
L’apprendimento della manovrabilità del tessuto connettivo in vivo e in vitro è un rilevante passo in avanti nella costruzione di materiale biologico in laboratorio
Tensegrity and Mechanotransduction (Ingber)
Landis W J e coll., (Università dell’Ohio e di Osaka) The potential of tissue engeneering in orthopedics
Orthop. Clin. N. Am., 36:97-104, 2005
Le conquiste della biologia 5. I meccanismi dello sviluppo e
plasticità cellulare
L’identificazione delle regole dello sviluppo corporeo, dei meccanismi biochimici che le supportano (“master factors”), e della plasticità cellulare sono l’obiettivo della scienza biologica di oggi. Con il progresso delle conoscenze sarà sempre più facile
Mimare la natura
Il futuro
La via maestra suggerita dalle nuove
osservazioni scientifiche è la combinazione di• Ingegneria delle strutture complesse in
laboratorio che produce nuove “strutture settoriali di funzione”,
• Ingegneria chirurgica che usa in vivo queste strutture, le elabora e le incorpora
complessità potenziando risorse naturali sopite con mezzi chimici o meccanici.
Brokes JP, Kumar A (London University)Appendage regeneration in adult vertebrates and implications for
regenerative medicineScience, 310: 1919-1923, 2005
Scalarità dei livelli di espressione del gene Prod 1 e CD59 lungo l’asse prossimo-distale dell’arto di tritone
Servitja JM, Ferrer J (Hospital Clìnic de Barcelona)Transcriptional networs controlling pancreatic development and β
cell function Diabetol., 47: 597-613, 2004
Una sfida per tutte la discipline chirurgiche
Ingegneria tessutale e delle strutture complesse ed Ingegneria chirurgica,
un nuovo settore scientifico assai promettente ed appassionante che coinvolge tutte le discipline chirurgiche.
CIFIRC, Collegio Interdisciplinare di Fisiopat. della Ricostruz. Chir.