Roma – Il dolore alla schiena correlato al disco potrebbe un giorno trovare la sua corrispondenza terapeutica: una terapia genica fornita da nanovettori di derivazione naturale che, come dimostra un nuovo studio, ripara i dischi danneggiati nella colonna vertebrale e riduce i sintomi del dolore nei topi. Lo studio è stato pubblicato recentemente online sulla rivista Biomaterials .
Gli scienziati hanno progettato nanovettori utilizzando cellule del tessuto connettivo di topo chiamate fibroblasti come modello di cellule della pelle e li hanno caricati con materiale genetico per una proteina chiave per lo sviluppo dei tessuti. Il team ha iniettato una soluzione contenente i trasportatori nei dischi danneggiati dei topi nello stesso momento in cui si verificava la lesione alla schiena.
Valutando i risultati nell’arco di 12 settimane, i ricercatori hanno scoperto attraverso l’imaging, l’analisi dei tessuti e test meccanici e comportamentali che la terapia genica ha ripristinato l’integrità strutturale e la funzione dei dischi degenerati e ha ridotto i segni di mal di schiena negli animali.
“Abbiamo questa strategia unica che è in grado sia di rigenerare i tessuti che di inibire alcuni sintomi del dolore”, ha affermato la co-autrice senior Devina Purmessur Walter , professore associato di ingegneria biomedica presso la Ohio State University.
Anche se c’è ancora molto da imparare, i risultati suggeriscono che la terapia genica potrebbe offrire un’alternativa efficace e duratura agli oppioidi per la gestione del mal di schiena debilitante.
“Questo può essere utilizzato contemporaneamente all’intervento chirurgico per aumentare effettivamente la guarigione del disco stesso”, ha affermato la co-autrice senior Natalia Higuita-Castro , professoressa associata di ingegneria biomedica e chirurgia neurologica presso l’Ohio State. “Le tue stesse cellule stanno effettivamente facendo il lavoro e tornando in uno stato sano.”
Si stima che circa il 40% dei casi di lombalgia siano attribuiti alla degenerazione dei dischi intervertebrali che assorbono gli shock e forniscono flessibilità alla colonna vertebrale, suggeriscono ricerche precedenti. E mentre l’asportazione del tessuto sporgente da un’ernia del disco durante l’intervento chirurgico in genere riduce il dolore, non ripara il disco stesso, che continua a degenerare con il passare del tempo.
“Una volta tolto un pezzo, il tessuto si decomprime come una gomma a terra”, ha detto Purmessur Walter. “Il processo patologico continua e colpisce gli altri dischi su entrambi i lati perché stai perdendo quella pressione che è fondamentale per la funzione spinale. I medici non hanno un buon modo per affrontare questo problema”.
Questo nuovo studio si basa sul lavoro precedente del laboratorio di Higuita-Castro, che un anno fa aveva riferito che i nanovettori chiamati vescicole extracellulari caricate con un carico antinfiammatorio frenavano il danno tissutale nei polmoni danneggiati dei topi . I trasportatori ingegnerizzati sono repliche delle vescicole extracellulari naturali che circolano nel flusso sanguigno e nei fluidi biologici umani, trasportando messaggi tra le cellule.
Per creare le vescicole, gli scienziati applicano una carica elettrica a una cellula donatrice per aprire temporaneamente dei fori nella sua membrana e rilasciare al suo interno DNA ottenuto esternamente che si converte in una proteina specifica, nonché molecole che stimolano la produzione di una proteina ancora più funzionale. .
In questo studio, il carico consisteva in materiale per produrre una proteina “pioniera” del fattore di trascrizione chiamata FOXF1 , che è importante nello sviluppo e nella crescita dei tessuti.
“Il nostro concetto riepiloga lo sviluppo: FOXF1 è espresso durante lo sviluppo e nei tessuti sani, ma diminuisce con l’età”, ha affermato Purmessur Walter. “Fondamentalmente stiamo cercando di ingannare le cellule e di dare loro una spinta per riportarle al loro stato di sviluppo quando crescono e sono più sane.”
Negli esperimenti, topi con dischi danneggiati trattati con nanovettori FOXF1 sono stati confrontati con topi feriti a cui erano stati somministrati nanovettori salini o finti e topi illesi.
Rispetto ai controlli, i dischi dei topi sottoposti a terapia genica hanno mostrato una serie di miglioramenti: il tessuto si è rimpicciolito ed è diventato più stabile attraverso la produzione di una proteina che trattiene l’acqua e altre proteine della matrice, il tutto contribuendo a promuovere la gamma di movimento, la capacità di carico e la flessibilità. nella colonna vertebrale. Test comportamentali hanno mostrato che la terapia ha ridotto i sintomi del dolore nei topi, sebbene queste risposte differissero in base al sesso: maschi e femmine hanno mostrato diversi livelli di suscettibilità al dolore in base ai tipi di movimento valutati.
I risultati parlano del valore dell’utilizzo di cellule donatrici adulte universali per creare queste terapie con vescicole extracellulari, hanno detto i ricercatori, perché non comportano il rischio di generare una risposta immunitaria. Anche la terapia genica, idealmente, funzionerebbe come un trattamento una tantum, un dono terapeutico che continua a dare.
“L’idea della riprogrammazione cellulare è che si esprime questo fattore di trascrizione e la cellula si convertirà in questo stato più sano e rimarrà impegnata in quel fenotipo più sano – e quella conversione non è normalmente transitoria”, ha detto Higuita-Castro. “Quindi, in teoria, non ti aspetteresti di dover ri-dosare in modo significativo.”
Ci sono altri esperimenti a venire, per testare gli effetti di altri fattori di trascrizione che contribuiscono allo sviluppo del disco intervertebrale. E poiché questo primo studio ha utilizzato topi giovani adulti, il team prevede anche di testare gli effetti della terapia su animali più anziani che modellano la degenerazione legata all’età e, infine, in studi clinici su animali più grandi noti per sviluppare problemi alla schiena.
Higuita-Castro, direttore delle terapie avanzate e dell’ingegneria presso il College of Medicine Davis Heart and Lung Research Institute e membro della facoltà principale del Gene Therapy Institute dell’Ohio State , e Purmessur Walter, ricercatore dello Spine Research Institute dell’Ohio State e direttore dello Spinal Il Laboratorio di Terapia del College of Engineering, sono i ricercatori co-principali delle sovvenzioni del National Institutes of Health che finanziano questa ricerca.
Altri coautori includono i co-primi autori Shirley Tang e Ana Salazar-Puerta, Mary Heimann, Kyle Kuchynsky, María Rincon-Benavides, Mia Kordowski, Gilian Gunsch, Lucy Bodine, Khady Diop, Connor Gantt, Safdar Khan, Anna Bratasz, Olga Kokiko-Cochran, Julie Fitzgerald e Benjamin Walter, tutti dell’Ohio State; Damien Laudier della Icahn School of Medicine del Monte Sinai; e Judith Hoyland dell’Università di Manchester.
Lo Stato dell’Ohio ha depositato una domanda di brevetto sulla terapia genica non virale per il trattamento minimamente invasivo dei disturbi muscoloscheletrici dolorosi.(30Science.com)
