La medicina rigenerativa rappresenta oggi la frontiera più avanzata della cura umana, un ambito in cui la capacità di preservare il materiale biologico si traduce direttamente nella possibilità di riparare tessuti danneggiati, sostituire organi usurati o trattare patologie un tempo considerate incurabili. Al centro di questa evoluzione si pone la crioconservazione, una tecnologia che permette di mantenere intatte le proprietà vitali di cellule e tessuti attraverso il controllo rigoroso delle temperature, garantendo che il patrimonio terapeutico resti disponibile per il momento del bisogno.
L'innovazione nella conservazione del tessuto adiposo
La società Lipobank, attiva nella ricerca e sviluppo nell’ambito della scienza del freddo applicata alla medicina rigenerativa ha sviluppato un innovativo metodo di criopreservazione e scongelamento del tessuto adiposo autologo che consente di preservare nel tempo tutte le caratteristiche e proprietà vitali del tessuto adiposo appena prelevato. Queste proprietà dipendono dalla capacità di stabilizzazione biologica del tessuto adiposo che, prolungandosi nel tempo, consente di sostituire il tessuto mancante nelle funzioni meccaniche e di riempimento senza indurre alcun effetto cicatriziale. Il tessuto adiposo viene conservato in singole aliquote attraverso le metodiche di crioconservazione più innovative, consentendo cosi la conservazione del patrimonio terapeutico nel rispetto di specifici protocolli autorizzati. Prima della crioconservazione e del bancaggio del tessuto vengono effettuati dalla Banca della Cute accurati controlli di sterilità e di tracciabilità.
Le cellule mesenchimali di origine adiposa sono delle cellule staminali adulte estratte direttamente dal grasso corporeo. L’adipe è una fonte unica, facilmente accessibile e abbondante di cellule staminali adulte dall’alto potenziale rigenerativo. Questa nuovissima metodica sfrutta la presenza di cellule mesenchimali nel corpo umano le quali hanno indefinite capacità differenziative ed una volta innestate nell’ambiente articolare sviluppano la potenzialità di differenziarsi in cellule cartilaginee.
Applicazioni cliniche e rigenerazione dei tessuti
La rigenerazione tessutale rimane ancora una grande scommessa per la medicina e la chirurgia nonostante gli enormi progressi tecnologici. Il sogno di poter “rigenerare” i tessuti anatomici patologici o usurati è sempre stato nella mente di medici e scienziati. La terapia tissutale permette un approccio innovativo a varie patologie, consentendo di trattare diverse patologie con tecniche mai immaginate fino a pochi anni fa.
Tre esempi per tutti: le grandi ustioni che oggi vengono trattate con il trapianto di pelle - conservata nella Banca della Cute - da donatori anche in caso di ustioni molto diffuse - fino a qualche anno fa un'ustione di terzo grado in oltre il 50% del corpo aveva una prognosi estremamente sfavorevole mentre oggi si riesce a sopravvivere anche con ustioni nel 90% del corpo (come nel caso del paziente dell'incidente di Linate) - il trapianto di cartilagine di ginocchio e anca in caso di grave degenerazione dovuta all'artrosi che permette di riacquistare una buona funzionalità - il trapianto di isole pancreatiche in caso di diabete che permette in caso di completa riuscita di essere insulina indipendenti quindi di riacquistare una vita normale a tutti gli effetti.
In Salute. Le banche dei tessuti
Per parlare di tutto questo abbiamo incontrato il Prof. Mario Marazzi, Direttore dell'Unità di Terapia Tissutale e Banca della Cute dell'Ospedale Niguarda di Milano, uno dei pochi centri in Italia dove è possibile effettuare la terapia tissutale, che ci ha spiegato quali sono i passaggi fondamentali per la raccolta dei campioni di pelle, come vengono lavorati e conservati in attesa di essere usati, di come si preparino le isole pancreatiche per il trapianto nel muscolo del paziente diabetico e di come il futuro sia nella terapia cellulare.
La gestione della membrana amniotica e del derma
Ancora una novità per la ricostruzione della pelle, made in Romagna: la conservazione a temperatura ambiente della membrana amniotica e del derma decellularizzato. È l’ultimo successo scientifico della Banca Cute della Regione Emilia Romagna (RER), che afferisce al Centro Grandi Ustionati dell’Ospedale “M. Bufalini” di Cesena - Azienda USL della Romagna - ed è una delle cinque banche del tessuto cutaneo italiane accreditate dal Centro Nazionale Trapianti (CNT) e dall’Istituto Superiore di Sanità (ISS). La Membrana Amniotica viene estratta dalla placenta, trasportata presso la Banca della cute che fa parte del nostro Centro e validata da un punto di vista clinico per l'uso su mucose di difficile guarigione o nel caso di ustioni, sfruttando il contenuto di staminali, fattori di crescita e citochine.
Il potenziale delle cellule staminali cordonali
Il tessuto cordonale è noto per essere una ricca fonte di cellule staminali mesenchimali (MSC). Le MSC si trasformano in una varietà di tipi cellulari nel corpo umano, tra cui ossa, cartilagine, cellule muscolari e adipose. Le cellule staminali mesenchimali della gelatina di Wharton, che si trova all'interno del cordone, possono dare origine ad altri tessuti come osso e cartilagine, oppure possono rigenerare organi danneggiati come cuore, fegato o polmone.
Come anche durante il processo di conservazione del sangue cordonale, adottiamo misure rigorose per garantire che, se necessario, il campione sia pronto all’uso. Una volta che il campione di tessuto è stato tagliato in più parti, ciascuna porzione viene criopreservata separatamente presso la nostra struttura. Conserviamo una porzione aggiuntiva per i test di controllo qualità, per garantire la coltura di cellule vitali. Mentre il tessuto cordonale contiene MSC, il sangue del cordone contiene cellule staminali ematopoietiche (HSC). Quest'ultime possono generare globuli rossi e cellule del sistema immunitario per aiutare a trattare le malattie ereditarie e patologie come le forme di leucemia e anemia.
Protocolli di raccolta e conservazione dei campioni biologici
In generale, la raccolta e la conservazione di campioni biologici per la manipolazione genetica avanzata e la ricerca scientifica richiede spesso una serie di dispositivi a bassissima temperatura per conservare e rallentare la bioprocessazione dei campioni di sangue e tessuto. Sebbene i campioni biologici vengano raccolti per lo studio molecolare e la ricerca clinica, la conservazione può essere utilizzata anche per comprendere la scienza dei biospecifici.
Secondo il sito loris-conservation.org, Wobeser (1994 b) raccomanda al raccoglitore di campioni di "contattare innanzitutto la persona o le persone che effettuano le analisi e stabilire il tipo e il numero di campioni o esemplari e i metodi precisi di raccolta e conservazione richiesti". Altre considerazioni generali includono la comprensione del fatto che non tutti i tamponi producono agenti vivi per l'identificazione di una malattia isolata. Inoltre, il processo di raffreddamento con ghiaccio secco può inattivare gli agenti patogeni. La conservazione del ghiaccio secco può portare a risultati non validi durante il processo di analisi dei campioni. Per un'accurata verifica delle ipotesi, i congelatori devono essere progettati in modo da fornire temperature di conservazione accurate e quindi risultati di analisi precisi.
I materiali biologici devono essere conservati a una temperatura specifica per un determinato periodo di tempo. Sebbene alcuni container per la spedizione utilizzino il ghiaccio secco per la gestione della temperatura, il congelatore a cassetta ultrabasso di Stirling Ultracold è perfetto per la conservazione dei campioni in quasi tutti i casi di utilizzo. I container isolati per la catena del freddo si affidano spesso alla combinazione di materiali a cambiamento di fase e isolamento di alto livello per proteggere termicamente e trasportare prodotti biologici sensibili alla temperatura dal punto di produzione al paziente. Per i requisiti di conservazione ultrafredda, come materiale a cambiamento di fase viene spesso utilizzato il ghiaccio secco, che sublima a -70°C. Tuttavia, i materiali a cambiamento di fase si raffreddano solo per un certo periodo di tempo. Un'ulteriore limitazione di un materiale a cambiamento di fase come il ghiaccio secco è che il contenitore non può essere ermetico perché la sublimazione del ghiaccio secco provoca un'espansione del gas e un aumento della pressione.
Tecniche di prelievo e manipolazione dei tessuti
Il congelamento di interi campioni dovrebbe essere evitato se è necessaria l'istopatologia perché causa numerosi artefatti. Poiché la conservazione per periodi più brevi non richiede l'amplificazione del trattamento, la conservazione immediata dei campioni di DNA può essere il processo più semplice. I campioni secchi devono essere tenuti al riparo dall'umidità con una conservazione supplementare in silice. Anche i prodotti chimici possono conservare e preservare i campioni di tessuto e i campioni da esaminare. I prodotti chimici non dovrebbero essere utilizzati per conservare i campioni come la preparazione del materiale scheletrico, poiché gli esami microbici non dovrebbero essere conservati attraverso canali chimici.
I campioni conservati chimicamente possono essere rimossi e conservati in asciugamani imbevuti per la spedizione. Qualsiasi campione prelevato in modo invasivo, come i campioni di sangue o di tessuto, deve seguire le leggi specifiche dello Stato in cui avviene la sperimentazione. Biopsia con ago - Gli aghi vengono inseriti nel sito e le cellule vengono prelevate con una siringa. Biopsia escissionale - Viene praticata una piccola incisione e una porzione di tessuto viene acquisita tagliando alcuni siti. Può essere inserito un ago per guidare il ricercatore verso un sito appropriato per l'estrazione del DNA del campione. Le biopsie escissionali sono solitamente eseguite in una sala operatoria ospedaliera. Spesso si utilizza un anestetico generale per mantenere il paziente a proprio agio.
Per ottenere un campione di tessuto, si raccomanda di prelevare campioni non più spessi di 1 cm, ma abbastanza grandi da contenere alcune aree di anomalie del tessuto. La conservazione dei tessuti può essere completata utilizzando l'etanolo. La concentrazione di etanolo nella conservazione può influire sulla qualità dei campioni. Quando si effettua l'analisi del DNA su campioni di tessuto, il gruppo consultivo AZA Prosimian Taxon (2002) raccomanda di conservare i campioni di cuore, muscolo scheletrico e fegato in sacchetti di plastica congelati.
La criogenia come pilastro della medicina moderna
La criogenia è una tecnologia che permette di conservare materiali biologici, compresi tessuti e cellule, a temperature estremamente basse, solitamente inferiori a -150°C. In particolare, la criogenia può essere utilizzata per conservare tessuti e cellule di interesse medico, come cellule staminali, cellule del sistema immunitario e cellule tumorali. Ad esempio, la criogenia è stata utilizzata per conservare cellule staminali ematopoietiche, che sono cellule che si trovano nel midollo osseo e che hanno la capacità di rigenerare il sangue. Inoltre, la criogenia è stata utilizzata per conservare campioni di tessuto cerebrale umano, che sono stati utilizzati per studiare le malattie neurodegenerative come la malattia di Alzheimer e la malattia di Parkinson.
La conservazione dei campioni di tessuto a basse temperature viene utilizzata per prolungare la vitalità dei campioni conservati. Sebbene molti campioni siano conservati a una temperatura di -80ºC, è fondamentale capire che le temperature associate all'attività metabolica non cesseranno, ma solo rallenteranno. L'intervallo di temperatura per il materiale conservato nelle provette è compreso tra -80ºC e -100ºC. La conservazione nel ghiaccio secco comporta il rischio che le provette dei campioni vengano inondate di anidride carbonica quando vengono recuperate a temperatura ambiente.
Chirurgia biologica e rigenerazione cartilaginea
La chirurgia biologica in ortopedia ha già trovato i suoi vantaggi dall’applicazione articolare e muscolo tendinea di fattori di crescita biologici ricavati dalle cellule del sangue (P.R.P.). A fronte della flessibilità e della resistenza che lo caratterizza, il tessuto cartilagineo non è vascolarizzato né innervato ed è pertanto contraddistinto da uno scarso potenziale rigenerativo. Il trattamento conservativo di lesioni lievi prevede un ventaglio di possibilità: terapia farmacologica, infiltrazioni intra-articolari di acido ialuronico (viscosupplementazione), fisiokinesiterapia, somministrazione di condroprotettori.
È noto infatti che lo sviluppo e l’omeostasi della cartilagine articolare è regolata da numerosi fattori di crescita prodotti dal nostro corpo e che sono in grado di stimolare la divisione, la crescita e la differenziazione cellulare. Per lesioni di piccole dimensioni è possibile effettuare un trapianto osteocondrale autologo (OATS): piccoli cilindri di tessuto cartilagineo e una porzione di osso sottostante sano vengono prelevati da un’area dell’articolazione non sottoposta a carico e trasferiti nella sede della lesione in modo da riempire la zona danneggiata. Una tecnica alternativa, mininvasiva e innovativa, è rappresentata dalla condrogenesi indotta da matrice autologa (AMIC), che combina il metodo delle microfratture con l’applicazione di un supporto tridimensionale biologico (il cosiddetto scaffold), una sorta di impalcatura che favorisce la crescita delle cellule staminali mesenchimali all’interno della lesione facilitando la rigenerazione del tessuto cartilagineo.
In sintesi, la criogenia rappresenta una tecnologia di grande importanza per la medicina moderna, poiché consente di conservare campioni biologici per un periodo di tempo molto lungo, mantenendo la loro integrità strutturale e funzionale. Le MSC hanno la capacità di rispondere all'infiammazione e di aiutare a riparare i danni ai tessuti, offrendo una speranza concreta per pazienti che non hanno ad oggi una cura efficace. La tecnologia moderna consente di effettuare test su vari campioni da raccogliere sul campo, e l'integrazione tra banche dei tessuti, ricerca scientifica e chirurgia rigenerativa sta trasformando radicalmente il panorama terapeutico globale.