Applicazioni cliniche delle MSCs e classificazione biologica Biotecnologie in Ortopedia e Traumatologia : dalle attuali evidenze cliniche alle nuove frontiere Applicazioni cliniche delle MSCs e classificazione biologica Dr Eugenio Boux Dr Alberto Siclari P.O. Di Biella ASLBI

Un po’ di storia ..... Alexander A. Maximow nel 1924 per primo descrisse “a singular type of precursor cell within mesenchyme that develops into different types of blood cells” Ernest A. McCulloch e James E. Till nel 1960 rivelarono la natura clonale di queste cellule Friedenstein C. nel 1970 le coltivo’ chiamandole colony-forming unit-fibroblasts (CFU-f) Caplan A. nel 1991 conio’ il nome di mesenchimal stem cells e comincio’ a proporne un uso sperimentale

Le applicazioni in Ortopedia 1) patologie che richedono l’uso di uno. Le applicazioni in Ortopedia Una classificazione da un punto di vista biologico 1) patologie che richedono l’uso di uno scaffold 2) patologie secondarie ad un rallentamento della normale guarigione 3) patologie in cui l’uso delle MSCs serve ad accellerare e a rendere piu’ probabile la guarigione .

Patologie che richedono l’uso di uno scaffold Che cosa è uno scaffold?

Scaffold : significato letterale 1 )Patibolo (!) 2) Impalcatura

Scaffold : significato biologico Sostanza osteoconduttiva che permette e stimola l’adesione delle cellule osteoblastiche all’interno della sua struttura tridimensionale Scaffold Osteoblasti

L’osteoconduzione può essere definita come la capacità di uno scaffold di facilitare l’attacco e la migrazione di cellule che contribuiscono alla formazione di nuovo tessuto osseo all’interno del trapianto promuovendo la guarigione e il rimodellamento dell’osso a partire dall’intero volume del trapianto.

MSC Sostanza induttiva Sostanza conduttiva Tessuto rigenerato

. Gli scaffold possono essere di origine sintetica , di origine animale o di origine umana . Origine sintetica : sono a base ceramica di fosfato di calcio , idrossiapatite , fosfato tricalcico e solfato di calcio , oppure a base di polimeri come acido polilattico ,acido poliglicolico , copolimeri , o polimeri non biodegradabili mentre Origine animale : sono piu’ frequentemente di origine equina . Origine umana : osso trattato e conservato nelle Banche dell’osso ( presenti in vari regioni ) e anche un prodotto di origine umana a base di matrice ossea demineralizzata unita ad idrossiapatite

Perchè non usare l’osso del paziente? Problemi clinici e biologici 1) dolore nel sito del prelievo del trapianto con percentuali variabili dal 2,8 al 37% (Heary RF, Sclenk MD, Sacchieri. TA, Barone D, Brotea C. Persistent crest donor site pain: indipendent outcome assessment. Neosurgery; 2002 march. 50(3); 510-517). 2) seconda cicatrice chirurgica 3) maggiore perdita di sangue 4) maggiore durata dell’operazione e un aumentato rischio di rischio di infezione

5) La quantità di materiale utilizzabile spesso è modesta e la componente cellulare attiva , cioè le MSCs , è ovviamente bassa , non potendo essere concentrata 6) Quantità limitata

Evoluzione biologica dello scaffold Nella prima settimana lo scaffold accoglie le MSCs che si distribuiscono lungo le sue porosità e permette l’iniziale entrata di gettoni vascolari ; tra la seconda e la terza settimana si ha l’inizio della trasformazione delle MSCs in osteoblasti con formazione di nuovo osso e dopo la quarta settimana si comincia a differenziare un osso piu’ maturo . (Kuboki, Yoshinori PhD, DDS; Jin, Qiming PhD, DDS; Takita, Hiroko PhD Geometry of Carriers Controlling Phenotypic Expression in BMP-Induced Osteogenesis and Chondrogenesis UBJS83-A Supplement 1, Part 2, 2001, pp S1-105-S1-115).

Patologie che richedono l’uso di uno scaffold le osteotomie delle ossa lunghe di addizione le perdite di sostanza ossea le osteonecrosi fino al grado III di Steinberg

le osteotomie delle ossa lunghe di addizione

le perdite di sostanza ossea Mobilizzazioni protesiche Esiti di infezioni Tumori Esiti di interventi chirurgici

Il trattamento della lesione che ha provocato la perdita di sostanza deve essere precedente o contemporaneo alla introduzione di nuovo materiale osteoconduttivo.

Perdita di sostanza ossea

Osteonecrosi N.I.T.F.

Patologie secondarie ad un rallentamento della normale guarigione le pseudoartrosi

Le revisioni protesiche Patologie in cui l’uso delle MSCs serve ad accellerare e a rendere piu’ probabile la guarigione Le artrodesi Le revisioni protesiche

Artrodesi della t.t. 3 % SEQUELAE OF POSTTRAUMATIC ANKLE Percentuale di non guarigione : 3 % SEQUELAE OF POSTTRAUMATIC ANKLE ARTHRODESIS A. Fuentes, Department of Trauma and Orthopedic Surgery.FREMAP Hospital. Majadahonda (Madrid), SpainJ BONE JOINT SURG [BR] 2009; 91-B:SUPP II 11,1 %MID-TERM RESULTS OF TIBIO-TALAR ARTHRODESIS HS. Dojcinovic, R Hôpital Orthopédique de la Suisse Romande, 5,avenue Pierre-Decker, 1005 Laussane, SwitzerlandJ BONE JOINT SURG [BR] 2005; 87-B:SUPP II 16 % Revision Tibiotalar Arthrodesis. Easley, M. Journal of Bone & Joint Surgery - American Volume. 90-A(6):1212-1223, June 2008.

Casistica 9 artrodesi di caviglia post-traumatiche dal 2008 al 2010 Trattamento chirurgico : tecnica di Merle d’Aubigné

Augmentation biologica : Pasta d’osso di origine equina Concentrato di aspirato midollare PRP

Non pseudoartrosi Non infezioni Tempo medio di ripresa del carico 63 gg ( 50-75) Una deiscenza della ferita esterna guarita con medicazioni con PRP dopo 120 gg

La partita è finita ........ Grazie a tutti !!