Development of biohybrid bone substitutes for exosomes controlled delivery

il tessuto osseo è un tessuto biologico che è in grado di autoripararsi grazie ad un processo denominato "rimodellamento osseo". A causa di difetti ossei, infezioni, osteonecrosi, trauma o tumori si può avere un’elevata perdita di osso ed il normale processo fisiologico non consente la riparazione completa del tessuto. In questi casi quindi si ricorre a innesti oss in grado di riempire la lacuna ossea e di stimolare la neoformazione ossea nel sito ricevente. I sostituti ossei possono avere origine biologica (autoinnesti, alloinnesti o xenoinnesti), sintetica (polimeri biodegradabili, idrossiapatite, biovetri etc.) o materiali compositi. Attualmente il gold standard è rappresentato dall’autoinnesto che presenta numerosi vantaggi dal punto di vista della biocompatibilità ma non può essere utilizzato in caso di perdita di grande quantità di osso e richiede lunghi tempi di intervento e di degenza del paziente nel post-operatorio. Per superare questi limiti le ricerche si sono incentrate sull’ingegneria tissutale che consente la realizzazione di scaffold in cui le cellule staminali, seminate all’interno delle porosità e mantenute vitali mediante tecniche di coltura in vitro, possono differenziare, proliferare ed organizzarsi in modo da formare tessuto sano. Gli scaffold per la rigenerazione del tessuto osseo sono realizzati con polimeri biodegradabili che, durante la produzione della matrice extracellulare da parte delle cellule, vengono riassorbiti dall’organismo e sostituiti dal tessuto biologico rigenerato ripristinando la funzione compromessa; in questo modo non è più necessario reintervenire chirurgicamente per la rimozione dell’elemento protesico. Il successo di questo processo è determinato dalla similitudine biologica e funzionale tra il tessuto ingegnerizzato e il tessuto naturale da sostituire. Per questo studio è stato utilizzato un sostituto osseo bioibrido (SB), realizzato da industrie biomediche Insubri (IBI-SA), costituito da una matrice ossea porcina rinforzata con PLCL, un copolimero riassorbibile , e polisaccaridi. L’obiettivo dell’esperimento condotto è quello di valutare il potenziale rigenerativo del secretoma estratto da cellule staminali mesenchimali (MSCs). Un risultato positivo, infatti, consentirebbe di ottenere una possibile alternativa alla terapia cellulare che impiega MSCs. il secretoma è un prodotto biotecnologico estratto dalle vescicole extracellulari che risulta essere più sicuro rispetto alle MSCs, presenta un rischio cancerogeno inferiore, può essere maneggiato, conservato e sterilizzato come Active Pharmaceutical/Principle Ingredient (API). Per questo scopo metà dei campioni sono stati caricati con una soluzione di lyo-secretoma e liofilizzati in modo da incorporare il secretoma all’interno dello scaffold. Su entrambe le tipologie di SB (caricati con lyo-secretoma e non caricati) è stata seminata la frazione vascolare (SVF) derivante da tessuto adiposo. Inoltre è stato valutato il potenziale rigenerativo dato dallo stimolo osteogenico del terreno di coltura. Per effettuare questo controllo, metà dei campioni sono stati messi in coltura con terreno osteogenico e i restanti in a-MEM. Le colture sono state portate avanti per 30 e 60 giorni, cambiando il terreno due volte a settimana. Infine, è stata analizzata la quantità di tessuto osseo generato, mediante micro-CT. In aggiunta sono state effettuate analisi istochimiche ed estrazione dell’RNA per valutare il differenziamento delle ASCs in osteoblasti.