Le nuove frontiere della chirurgia: il disco intervertebrale bio-ingegnerizzato

Il dolore alla schiena e al collo è una delle più frequenti patologie nella popolazione generale e colpisce i due terzi degli adulti.
Il dolore cronico è inoltre tra i fattori che contribuiscono ad aumentare gli anni vissuti con disabilità e le spese mediche per curarlo sono esorbitanti rispetto ai risultati esigui.
Nonostante le cause effettive siano sconosciute, la degenerazione del disco intervertebrale è senza dubbio una delle principali.
Tale degenerazione è dovuta a una combinazione tra morte cellulare, disorganizzazione del tessuto fibroso e perdita di proteoglicani nel nucleo polposo.
Il collasso del disco, infine, ne compromette del tutto la funzione, provocando una vasta gamma di disturbi, tra cui appunto il dolore.

Le attuali conoscenze

Considerando l’incidenza di tale patologia e la mancanza di terapie efficaci c’è un grande bisogno di condurre studi in questo campo.
L’ingegneria tissutale sembra offrire ottime prospettive: sostituire il disco degenerato con uno bio-ingegnerizzato potrebbe essere la risposta al problema.
Ad oggi un buon numero di dischi bio-ingegnerizzati sono stati realizzati e testati in vitro, ma non abbastanza in vivo.
Comprendere il funzionamento a lungo termine di questi dispositivi, su modelli animali, è essenziale per poterli poi traslare in studi clinici su esseri umani.
Per fare questo gli scienziati hanno realizzato una struttura simile a un disco, per mimare perfettamente l’anatomia del segmento spinale e l’hanno poi impiantata nei ratti da laboratorio.
I materiali scelti sono acido ialuronico seminato con cellule o gel di agarosio e poli-ε caprolactone, i primi per la loro alta idratazione, mentre il secondo per la natura robusta e resistente alla trazione. 

I risultati

I dati dello studio sui ratti mostrano che questi dischi risultavano avere delle caratteristiche molto simili a quelle reali a 20 settimane.
L‘integrazione funzionale di un disco ingegnerizzato in vivo non è stata dimostrata in precedenza, ma questo è un punto di riferimento critico per la traduzione clinica.
Poiché la funzione del disco nativo è principalmente di natura meccanica, i carichi di pressione sulla colonna vertebrale sono supportati attraverso lo sviluppo della pressione idrostatica all’interno del nucleo polposo che mette in tensione le fibre di collagene dell’anello fibroso.
Inoltre le interfacce del disco nativo con quello adiacente sono fondamentali per la corretta funzione meccanica e sono essenziali.
Viene dimostrato anche che il disco può essere fabbricato con successo da cellule derivate dal midollo osseo.
Una fonte cellulare più clinicamente rilevante per l’ingegneria dei tessuti del disco rispetto alle cellule della colonna.
Dallo studio emerge anche che la colonna cervicale di capra è un modello preclinico particolarmente attendibile per la sua statura semi-eretta e l’altezza e la larghezza dello spazio del disco simile alla colonna cervicale umana.
Dispositivi dimensionati per il disco cervicale di capra potrebbero essere utilizzati in una sostituzione totale del disco nell’uomo, usando lo stesso approccio chirurgico e la stessa strumentazione.

Cosa ci prospetta il futuro

L’ingegneria dei tessuti è promettente come strategia di trattamento per i pazienti con degenerazione del disco allo stadio terminale che richiedono un intervento chirurgico.
Dopo l’impianto in vivo, una sostituzione del disco ingegnerizzata con successo nel tessuto ripristinerebbe l’altezza dello spazio del disco nativo, si integrerebbe con i dischi adiacenti, riprodurrebbe la funzione meccanica del disco sotto carico fisiologico e conserverebbe una popolazione cellulare vitale per mantenere la composizione e la distribuzione della matrice simili a il disco nativo e sano.
Per progredire verso la traduzione clinica, i dischi ingegnerizzati dovrebbero essere infine valutati utilizzando modelli animali di grandi dimensioni con geometria, anatomia e meccanica comparabili alla colonna vertebrale umana.
Si spera dunque che in un futuro prossimo possano essere fatti passi avanti nella ricerca e che con i nuovi strumenti medici si possa restituire una vita dignitosa a coloro che soffrono di dolore cronico.

Maria Elisa Nasso