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Rigenerazione versus cicatrizzazione: Le acquisizioni scientifiche degli ultimi 10 anni e le implicazioni cliniche F. Mazzoleni Clinica di Chirurgia Plastica,

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Presentazione sul tema: "Rigenerazione versus cicatrizzazione: Le acquisizioni scientifiche degli ultimi 10 anni e le implicazioni cliniche F. Mazzoleni Clinica di Chirurgia Plastica,"— Transcript della presentazione:

1 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.C PADOVA, 2-4 Aprile 2009

2 I principali costrutti (i prodotti del laboratorio di Ingegneria Tessutale) oggi in uso Epitelio cutaneo Osso Cartilagine Tendine Epitelio delle mucose Tessuto grasso

3 Il banco di prova: il grande ustionato

4 Trattamento di superficie ustionata con cheratinociti coltivati in vitro: a 21 giorni

5 Effetti clinici delle lamine di cheratinociti: la chiusura della lesione è più rapida ma la retrazione cicatriziale persiste immutata Cocultura Dermo – epidermica

6 : Using distinct subpopulations of cells, a calcified zone is formed at the interface La cartilagine di laboratorio :

7 Current Treatment Options: Autologous Chondrocyte Implantation (ACI

8 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.

9 IL PROBLEMA VASCOLARE La nostra esperienza: la camera intestinale (chirurgia sperimentale) Artery Vein Impermeable membrane Adipocytes Artery Vein ABC DEF

10 IL PROBLEMA VASCOLARE Morrison et al. Bernard OBrien Institute of Microsurgery Melbourne, Australia

11 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 limpianto di mezzi protesici LIngegneria tessutale persegue due obiettivi di diverso livello 1°Obiettivo massimo: costruzione di lembi tessutali ed organi, capaci di svolgere le loro funzioni specifiche

12 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 unintegrazione operata dallospite B) costruzione di strutture sintetiche integrate da strutture biologiche (in vitro). Costruisce scaffold che mimano lECM per promuovere un assemblaggio multicellulare, dotato di una data capacità funzionale.

13 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

14 I BIOOMATERIALI IDROSSIAPATITE (sale dellosso)

15 CRANIOPLASTICA CON IDROSSIAPATITE

16 Controllo a 3 anni A tre anni TAC cranica a 3 mesi Tac a 8 mesi

17 IDROSSIAPATITE + CELLULE MESENCHIMALI

18 I BIOMATERIALI INTEGRA (collagene bovino con acido condroitin 6 solfato)

19 INTEGRA® SL

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21 INTEGRA ® TS

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23 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

24 INDIRIZZI RICOSTRUTTIVI DI STRUTTURE COMPLESSE ATTUALI E FUTURI Le strategie si moltiplicano parallelamente al progresso delle conoscenze della biologia

25 Le conquiste della biologia 1. C ellule staminali: se ne trovano ovunque! Le nicchie staminali

26 Processed Lipoaspirated Cells Adipogenica Osteogenica Condrogenica Miogenica Neurogenica

27 Le colture di adipociti Lo sviluppo di masse adipose idonee a dare forma e volume a deformità mammarie da chirurgia demolitiva

28 Le conquiste della biologia 2. 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 osseo è verosimilmente il centro pilota. Nel sangue di grandi ustionati si è osservato un significativo incremento di cellule endoteliali progenitrici, di verosimile provenienza midollare..

29 Le conquiste della biologia 3. Le regole dellhoming I MECCANISMI DEL TROPISMO Ruolo dellSDF-1 e del CXCR4cdf

30 Le conquiste della biologia 4. Il ruolo paritario dellECM 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: lipotesi della tensegrity e della meccano-trasduzione di INGBER. Lapprendimento della manovrabilità del tessuto connettivo in vivo e in vitro è un rilevante passo in avanti nella costruzione di materiale biologico in laboratorio

31 Tensegrity and Mechanotransduction (Ingber)

32 Landis W J e coll., (Università dellOhio e di Osaka) The potential of tissue engeneering in orthopedics Orthop. Clin. N. Am., 36:97-104, 2005

33 Le conquiste della biologia 5. I meccanismi dello sviluppo e plasticità cellulare Lidentificazione delle regole dello sviluppo corporeo, dei meccanismi biochimici che le supportano (master factors), e della plasticità cellulare sono lobiettivo della scienza biologica di oggi. Con il progresso delle conoscenze sarà sempre più facile Mimare la natura

34 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.

35 Brokes JP, Kumar A (London University) Appendage regeneration in adult vertebrates and implications for regenerative medicine Science, 310: , 2005 Scalarità dei livelli di espressione del gene Prod 1 e CD59 lungo lasse prossimo-distale dellarto di tritone

36 Servitja JM, Ferrer J (Hospital Clìnic de Barcelona) Transcriptional networs controlling pancreatic development and β cell function Diabetol., 47: , 2004

37 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.


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