Il Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) è riconosciuto come leader internazionale nella traduzione delle scoperte scientifiche in terapie cliniche. I medici e gli scienziati del WFIRM sono stati i primi al mondo a progettare organi coltivati in laboratorio che sono stati impiantati con successo negli esseri umani. Oggi, questo team interdisciplinare che conta circa 400 persone sta lavorando per progettare più di 40 diversi tessuti e organi sostitutivi e per sviluppare terapie cellulari curative, il tutto con l’obiettivo di curare, piuttosto che semplicemente trattare, le malattie.
Il Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) ha sviluppato per la prima volta alcuni principi fondamentali dell’ingegneria tissutale e della medicina rigenerativa. I ricercatori WFIRM hanno progettato con successo tessuti e organi sostitutivi in tutte e quattro le categorie – strutture piatte, tessuti tubolari, organi cavi e organi solidi – e 15 diverse applicazioni di tecnologie di terapia cellulare/tissutale, come pelle, uretra, cartilagine, vesciche, muscoli, reni e gli organi vaginali sono stati utilizzati con successo in pazienti umani.
Il team di scienziati (WFIRM) nel nuovo studio, per la prima volta, hanno combinato sei tipi primari di cellule cutanee con idrogel specializzati per “stampare” una pelle spessa e multistrato che, una volta trapiantata, si integra con successo con il tessuto circostante per guarire le ferite più velocemente e con meno cicatrici.
La rigenerazione della pelle è stata a lungo studiata con la speranza di fornire l’opportunità di una completa guarigione alle vittime di ustioni, ai militari feriti e a coloro che soffrono di disturbi della pelle. Gli innesti disponibili sono spesso temporanei o, se permanenti, contengono solo alcuni degli elementi della pelle normale, che spesso hanno un aspetto cicatrizzato, ad oggi non era stato possibile realizzare una pelle a tutto spessore.
Il nuovo studio ha utilizzato il biostampaggio di tutti e sei i principali tipi di cellule umane primarie presenti nella pelle combinati con idrogel specializzati come bioinchiostro. È stata creata una pelle multistrato a tutto spessore che conteneva tutti e tre gli strati presenti nel tessuto umano normale: epidermide, derma e ipoderma. La pelle biostampata quando trapiantata in contesti preclinici formava vasi sanguigni, modelli cutanei e normale formazione di tessuti. Ulteriori sviluppi dello studio hanno dimostrato una migliore guarigione delle ferite, una minore contrazione della pelle e una maggiore produzione di collagene per ridurre le cicatrici.
Anthony Atala, direttore del Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM), autore principale dello studio pubblicato nella rivista Science Translational Medicine, ha affermato:
«La guarigione completa della pelle è una significativa sfida clinica che riguarda milioni di persone in tutto il mondo, questi risultati mostrano che la creazione di pelle umana bioingegnerizzata, a tutto spessore, è possibile e promuove una guarigione più rapida e risultati dall’aspetto più naturale».
La pelle stampata, che presenta cheratinociti, fibroblasti dermici, adipociti, melanociti, cellule della papilla dermica del follicolo e cellule endoteliali microvascolari dermiche, replicava la realtà, con tre strati: l’epidermide esterna sottile e protettiva, il derma medio fibroso e di supporto e il derma inferiore, ipoderma grasso.
La pelle biostampata quando trapiantata sulle ferite dei topi, formava vasi sanguigni, modelli cutanei e mostrava un normale sviluppo dei tessuti. Il risultato è stato una guarigione più rapida della ferita, una minore contrazione della pelle e una maggiore produzione di collagene, con conseguente riduzione delle cicatrici.
Il team di scienziati del Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) con la colorazione specifica delle cellule, ha confermato la riuscita integrazione delle cellule biostampate con la pelle rigenerata durante il processo di guarigione.
Utilizzando una simile procedura, un innesto di pelle suina autologa biostampata di 5 centimetri per 5 centimetri è stato trapiantato su ferite a tutto spessore in un modello di ferita escissionale suina. L’innesto cutaneo biostampato ha migliorato l’epitelizzazione, ridotto la contrazione della pelle e supportato la normale organizzazione del collagene con una fibrosi ridotta. L’espressione genetica differenziale ha dimostrato un’attività proteasica pro-rimodellante nelle ferite trapiantate con innesti cutanei autologhi biostampati.
I risultati hanno dimostrato che la pelle biostampata può supportare la rigenerazione della pelle per consentire la guarigione non fibrotica delle ferite, suggeriscono che la tecnologia di biostampa cutanea può essere applicabile per uso clinico umano.
Il successo dell’innesto autologo più grande è molto promettente nelle terapie umane, dove il prelievo di notevoli quantità di pelle da altre aree del corpo è rischioso e limitato.
La pelle prodotta in laboratorio è un’area in crescita della ricerca medica, anche le aziende stanno cercando di testare i prodotti invece di utilizzare animali. È questa la prima volta che viene generato un prodotto di questa complessità e spessore che ha mostrato una completa guarigione della ferita negli studi preclinici. Il team di ricercatori ora spera nel suo sviluppo per lo studio sugli esseri umani.