Muscoli cresciuti in laboratorio: pezzi di ricambio per tessuti danneggiati?

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1 Muscoli cresciuti in laboratorio: pezzi di ricambio per tessuti danneggiati? Costruito in laboratorio un tessuto capace di rimpiazzare il muscolo deteriorato e recuperarne la funzionalità persa a causa di traumi o malattie degenerative. Il lavoro dei ricercatori di Istituto Pasteur e Sapienza Università di Roma È nato in laboratorio, si chiama X-MET (ex-vivo Muscle Engineered Tissue: tessuto muscolare ingegnerizzato ex-vivo) e già promette bene: non solo rappresenta un modello ideale per studiare la biologia muscolare limitando l utilizzo di modelli animali, ma si dimostra essere un buon pezzo di ricambio per rimpiazzare il muscolo danneggiato a causa di traumi o di malattia. X-MET è il frutto di una ricerca tutta made in Italy, condotta da Antonio Musarò (Istituto Pasteur e Sapienza Università di Roma) in collaborazione con Zaccaria Del Prete (dipartimento di ingegneria meccanica presso i laboratori dell Università romana). Il lavoro è pubblicato su Scientific Reports*. Uno dei più ambiziosi obiettivi della scienza medica di oggi è quello di sfruttare la malleabilità delle cellule staminali per rigenerare tessuti persi o malfunzionanti. Nonostante i notevoli passi avanti fatti in questo campo, l utilizzo delle cellule staminali per ricostruire il tessuto muscolare deteriorato incontra ancora molteplici difficoltà - principalmente a causa delle ridotte chances di sopravvivenza che queste cellule hanno una volta introdotte nell organismo da curare. L ingegneria dei tessuti, nata anche per aggirare queste limitazioni, si occupa di costruire tessuti ex-vivo a partire da biomateriali e cellule sia staminali sia non staminali. Grazie ai progressi fatti in questo campo sono stati avviati i primi studi clinici per riparare danni alla pelle, alla cartilagine, ai vasi sanguigni e ai tessuti epatico e renale. In campo internazionale si lavora per ingegnerizzare anche un tessuto, estremamente complesso, come quello muscolare e, oggi, importanti risultati giungono dai ricercatori di Roma. «Con il nostro lavoro» spiega Antonio Musarò «abbiamo generato in vitro un tessuto muscolare vascolarizzato, che abbiamo chiamato X-MET, in grado di ricapitolare la complessità morfologica, funzionale e molecolare del muscolo in vivo». Per costruire il muscolo in provetta i ricercatori hanno fatto ricorso a diversi mattoni. Durante lo sviluppo, infatti, per poter generare in maniera corretta i tessuti, le cellule staminali hanno bisogno di istruzioni ben precise che vengono fornite dall ambiente circostante, formato dall insieme delle cellule vicine. Per fare il muscolo, gli studiosi hanno perciò utilizzato, insieme alle staminali, un cocktail di cellule proprie del muscolo scheletrico. È nato così X-MET, un tessuto che, contraendosi in seguito a impulsi elettrici, si comporta come il muscolo dell adulto; inoltre, è dotato di propri vasi sanguigni - essenziali per l apporto di nutrienti necessari alla sopravvivenza delle cellule che lo compongono. «Questi risultati» aggiunge il ricercatore di Istituto Pasteur e Sapienza «incoraggiano a sviluppare un sistema X-MET partendo da cellule di origine umana per effettuare studi in vitro di biologia cellulare e molecolare e riparare piccoli difetti muscolari. In particolare, X-MET può essere utilizzato per monitorare l attività del muscolo in risposta a stimoli meccanici e chimici, semplificando lo studio di complessi processi cellulari e fornendo uno strumento unico per lo studio di malattie come l atrofia muscolare, per testare e sviluppare adeguate contromisure farmacologiche». Gli studiosi hanno poi valutato la possibilità di utilizzare X-MET come pezzo di ricambio per muscoli malfunzionanti. «A tale scopo» spiega Musarò «abbiamo sostituito il muscolo responsabile della flessione delle dita degli arti inferiori del topo con X-MET generato in vitro. In assenza del muscolo l animale non è in grado di afferrare oggetti; al contrario, il trapianto di X-MET permette di recuperare questa capacità. In particolare, se prima del trapianto la capacità di generare forza è drasticamente ridotta, il topo trapiantato con X-MET recupera, dopo 30 giorni, circa il 40% della forza originale». X-MET può quindi sostituirsi ai

2 muscoli persi o danneggiati e ripristinare, sebbene solo parzialmente, la forza muscolare. In conclusione, nonostante l utilizzo di X-MET sia ancora lontano da un applicazione clinica, questo tessuto cresciuto in laboratorio si candida come possibile strumento per la cura di malattie degenerative del muscolo. Lo studio è stato finanziato da Istituto Pasteur Fondazione Cenci-Bolognetti, dal 7 programma quadro- Myoage e dalla Fondazione Roma. Roma 14 marzo 2013 * Silvia Carosio, Laura Barberi, Emanuele Rizzuto, Carmine Nicoletti, Zaccaria Del Prete & Antonio Musarò Generation of ex vivovascularized Muscle Engineered Tissue (X-MET) Scientific Reports 12 March 2013

3 Percorso:ANSA > Scienza&Tecnica > Biotech > I primi muscoli auto-assemblati in provetta I primi muscoli auto-assemblati in provetta Trapiantati nei topi, funzionano Immagine di immunofluorescenza dell'x-met in sezione trasversale (in verde la proteina laminina, in rosso la proteina miosina, in blu alcuni nuclei delle cellule) (fonte: Lab Musarò) Sono stati ottenuti in Italia i primi muscoli che si auto-assemblano in laboratorio a partire da un cocktail di cellule. Selezionate nelle dosi giuste e immerse in un una miscela di sostanze nutrienti, le cellule hanno cominciato ad organizzarsi spontaneamente in una struttura tridimensionale del tutto simile a un muscolo. Descritto nella rivista Scientific Reports e chiamato tessuto muscolare ingegnerizzato ex-vivo, o X- Met (ex-vivo Muscle Engineered Tissue), il tessuto e' stato ottenuto dal gruppo di Antonio Musaro', dell'istituto Pasteur e della'universita' Sapienza di Roma, in collaborazione con Zaccaria Del Prete, del dipartimento di Ingegneria meccanica della Sapienza. La ricerca e' stata finanziato da Istituto Pasteur Fondazione Cenci-Bolognetti, dal 7/o programma quadro-myoage e dalla Fondazione Roma. ''Il punto di partenza e' un prelievo di cellule per mezzo di una biopsia'', ha detto Musaro'. Questa e' la base per ottenere la giusta combinazione di cellule: i mioblasti che sono i mattoni dei muscoli, i fibroblasti che generano il tessuto connettivo e le cellule endoteliani che danno origine ai vasi

4 sanguigni. ''Il vantaggio di questa tecnica - prosegue il ricercatore - e' che non richiede un'impalcatura sintetica''. Non e' cioe' necessario un supporto artificiale sul quale far sviluppare le cellule. A fornire lo scheletro sono le stesse cellule coltivate. I primi ad entrare in azione sono i fibroblasti: ''queste cellule generano da sole una trama connettiva nella quale vanno ad inserirsi le cellule dei muscoli e quelle dell'endotelio''. Il risultato e' una struttura tridimensionale che riesce a sopravvivere fino a 70 giorni in laboratorio (contro i 15 giorni dei tessuti ottenuti con il metodo tradizionale che utilizza le ''impalcature'' sintetiche. Il tessuto auto-assemblato in laboratorio e' gia' stato sperimentato nei topi per sostituire i muscoli estensori delle loro dita, danneggiati: ''gli animali che hanno ricevuto il trapianto con il tessuto X- Met sono di nuovo riusciti ad afferrare un oggetto, con un recupero del 47% a 30 giorni dal trapianto''. Il risultato ''e' incoraggiante'', ha detto Musaro', ''soprattutto perche' avere a disposizione ua struttura tridimensionale permette di studiare l'effetto di sostanze tossiche sui muscoli, dai farmaci alle sostanze utilizzate per il doping''. Un altro traguardo importante, ha aggiunto, riguarda i test sull'uomo. Ma per questo ''la strada e' ancora lunga''. RIPRODUZIONE RISERVATA Copyright ANSA

5 Scienziati italiani hanno creato muscoli in laboratorio 13:39 14 MAR 2013 (AGI) - Roma, 14 mar. - E' nato in laboratorio, si chiama X-MET (ex-vivo Muscle Engineered Tissue: tessuto muscolare ingegnerizzato ex-vivo) e gia' promette bene: non solo rappresenta un modello ideale per studiare la biologia muscolare limitando l'utilizzo di modelli animali, ma si dimostra essere un buon "pezzo di ricambio" per rimpiazzare il muscolo danneggiato a causa di traumi o di malattia. X-MET e' il frutto di una ricerca tutta made in Italy, condotta da Antonio Musaro' (Istituto Pasteur e Sapienza Universita' di Roma) in collaborazione con Zaccaria Del Prete (dipartimento di ingegneria meccanica presso i laboratori dell'universita' romana). Il lavoro e' pubblicato su Scientific Reports. Uno dei piu' ambiziosi obiettivi della scienza medica di oggi e' quello di sfruttare la "malleabilita'" delle cellule staminali per rigenerare tessuti persi o malfunzionanti. Nonostante i notevoli passi avanti fatti in questo campo, l'utilizzo delle cellule staminali per ricostruire il tessuto muscolare deteriorato incontra ancora molteplici difficolta' - principalmente a causa delle ridotte chances di sopravvivenza che queste cellule hanno una volta introdotte nell'organismo da curare. L'ingegneria dei tessuti, nata anche per aggirare queste limitazioni, si occupa di costruire tessuti ex-vivo a partire da biomateriali e cellule sia staminali sia non staminali. Grazie ai progressi fatti in questo campo sono stati avviati i primi studi clinici per riparare danni alla pelle, alla cartilagine, ai vasi sanguigni e ai tessuti epatico e renale. In campo internazionale si lavora per ingegnerizzare anche un tessuto, estremamente complesso, come quello muscolare e, oggi, importanti risultati giungono dai ricercatori di Roma. "Con il nostro lavoro - ha spiegato Antonio Musaro' - abbiamo generato in vitro un tessuto muscolare vascolarizzato, che abbiamo chiamato X-MET, in grado di ricapitolare la complessita' morfologica, funzionale e molecolare del muscolo in vivo". Per costruire il muscolo in provetta i ricercatori hanno fatto ricorso a diversi "mattoni". Durante lo sviluppo, infatti, per poter generare in maniera corretta i tessuti, le cellule staminali hanno bisogno di istruzioni ben precise che vengono fornite dall'ambiente circostante, formato dall'insieme delle cellule vicine. Per fare il muscolo, gli studiosi hanno percio' utilizzato, insieme alle staminali, un "cocktail" di cellule proprie del muscolo scheletrico. E' nato coso' X-MET, un tessuto che, contraendosi in seguito a impulsi elettrici, si comporta come il muscolo dell'adulto; inoltre, e' dotato di propri vasi sanguigni - essenziali per l'apporto di nutrienti necessari alla sopravvivenza delle cellule che lo compongono. "Questi risultati - ha aggiunto il ricercatore di Istituto Pasteur e Sapienza - incoraggiano a sviluppare un sistema X-MET partendo da cellule di origine umana per effettuare studi in vitro di biologia cellulare e molecolare e riparare piccoli difetti muscolari. In particolare, X-MET puo' essere utilizzato per monitorare l'attivita' del muscolo in risposta a stimoli meccanici e chimici, semplificando lo studio di complessi processi cellulari e fornendo uno strumento unico per lo studio di malattie come l'atrofia muscolare, per testare e sviluppare adeguate contromisure farmacologiche". Gli studiosi hanno poi valutato la possibilita' di utilizzare X-MET come "pezzo di ricambio" per muscoli malfunzionanti. "A tale scopo - ha spiegato Musaro' - abbiamo sostituito il muscolo responsabile della flessione delle dita degli arti inferiori del topo con X-MET generato in vitro. In assenza del muscolo l'animale non e' in grado di afferrare oggetti; al contrario, il trapianto di X-MET permette di recuperare questa capacita'. In particolare, se prima del trapianto la capacita'

6 di generare forza e' drasticamente ridotta, il topo trapiantato con X-MET recupera, dopo 30 giorni, circa il 40 per cento della forza originale". X-MET puo' quindi sostituirsi ai muscoli persi o danneggiati e ripristinare, sebbene solo parzialmente, la forza muscolare. In conclusione, nonostante l'utilizzo di X-MET sia ancora lontano da un'applicazione clinica, questo tessuto cresciuto in laboratorio si candida come possibile strumento per la cura di malattie degenerative del muscolo. Lo studio e' stato finanziato da Istituto Pasteur Fondazione Cenci-Bolognetti, dal 7 programma quadro-myoage e dalla Fondazione Roma.

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10 Gli scienziati italiani inventano i muscoli in laboratorio E nato in laboratorio, si chiama X-MET (ex-vivo Muscle Engineered Tissue: tessuto muscolare ingegnerizzato ex-vivo) e gia promette bene: non solo rappresenta un modello ideale per studiare la biologia muscolare limitando l utilizzo di modelli animali, ma si dimostra essere un buon pezzo di ricambio per rimpiazzare il muscolo danneggiato a causa di traumi o di malattia. X-MET e il frutto di una ricerca tutta made in Italy, condotta da Antonio Musaro (Istituto Pasteur e Sapienza Universita di Roma) in collaborazione con Zaccaria Del Prete (dipartimento di ingegneria meccanica presso i laboratori dell Universita romana). Il lavoro e pubblicato su Scientific Reports. 14 marzo 2013

11 Istituto Pasteur - Sapienza Università di Roma: Muscoli cresciuti in laboratorio: pezzi... Page 1 of 1 22/03/ marzo 2013 Istituto Pasteur - Sapienza Università di Roma: Muscoli cresciuti in laboratorio: pezzi di ricambio per tessuti danneggiati? Comunicato stampa - Costruito in laboratorio un tessuto capace di rimpiazzare il muscolo deteriorato e recuperarne la funzionalità persa a causa di traumi o malattie degenerative. Il lavoro dei ricercatori di Istituto Pasteur e Sapienza Università di Roma Roma 14 marzo È nato in laboratorio, si chiama X-MET (ex-vivo Muscle Engineered Tissue: tessuto muscolare ingegnerizzato ex-vivo) e già promette bene: non solo rappresenta un modello ideale per studiare la biologia muscolare limitando l utilizzo di modelli animali, ma si dimostra essere un buon pezzo di ricambio per rimpiazzare il muscolo danneggiato a causa di traumi o di malattia. X-MET è il frutto di una ricerca tutta made in Italy, condotta da Antonio Musarò (Istituto Pasteur e Sapienza Università di Roma) in collaborazione con Zaccaria Del Prete (dipartimento di ingegneria meccanica) presso i laboratori dell Università romana. Il lavoro è pubblicato su Scientific Reports*. Uno dei più ambiziosi obiettivi della scienza medica di oggi è quello di sfruttare la malleabilità delle cellule staminali per rigenerare tessuti persi o malfunzionanti. Nonostante i notevoli passi avanti fatti in questo campo, l utilizzo delle cellule staminali per ricostruire il tessuto muscolare deteriorato incontra ancora molteplici difficoltà - principalmente a causa delle ridotte chances di sopravvivenza che queste cellule hanno una volta introdotte nell organismo da curare. L ingegneria dei tessuti, nata anche per aggirare queste limitazioni, si occupa di costruire tessuti ex-vivo a partire da biomateriali e cellule sia staminali sia non staminali. Grazie ai progressi fatti in questo campo sono stati avviati i primi studi clinici per riparare danni alla pelle, alla cartilagine, ai vasi sanguigni e ai tessuti epatico e renale. In campo internazionale si lavora per ingegnerizzare anche un tessuto, estremamente complesso, come quello muscolare e, oggi, importanti risultati giungono dai ricercatori di Roma. «Con il nostro lavoro» spiega Antonio Musarò «abbiamo generato in vitro un tessuto muscolare vascolarizzato, che abbiamo chiamato X-MET, in grado di ricapitolare la complessità morfologica, funzionale e molecolare del muscolo in vivo». Per costruire il muscolo in provetta i ricercatori hanno fatto ricorso a diversi mattoni. Durante lo sviluppo, infatti, per poter generare in maniera corretta i tessuti, le cellule staminali hanno bisogno di istruzioni ben precise che vengono fornite dall ambiente circostante, formato dall insieme delle cellule vicine. Per fare il muscolo, gli studiosi hanno perciò utilizzato, insieme alle staminali, un cocktail di cellule proprie del muscolo scheletrico. È nato così X-MET, un tessuto che, contraendosi in seguito a impulsi elettrici, si comporta come il muscolo dell adulto; inoltre, è dotato di propri vasi sanguigni - essenziali per l apporto di nutrienti necessari alla sopravvivenza delle cellule che lo compongono. «Questi risultati» aggiunge il ricercatore di Istituto Pasteur e Sapienza «incoraggiano a sviluppare un sistema X-MET partendo da cellule di origine umana per effettuare studi in vitro di biologia cellulare e molecolare e riparare piccoli difetti muscolari. In particolare, X-MET può essere utilizzato per monitorare l attività del muscolo in risposta a stimoli meccanici e chimici, semplificando lo studio di complessi processi cellulari e fornendo uno strumento unico per lo studio di malattie come l atrofia muscolare, per testare e sviluppare adeguate contromisure farmacologiche». Gli studiosi hanno poi valutato la possibilità di utilizzare X-MET come pezzo di ricambio per muscoli malfunzionanti. «A tale scopo» spiega Musarò «abbiamo sostituito con X-MET il muscolo responsabile della flessione delle dita degli arti inferiori del topo, in assenza del quale l animale non è in grado di afferrare oggetti; il trapianto di X-MET permette di recuperare questa capacità. In particolare, se prima del trapianto la capacità di generare forza è drasticamente ridotta, il topo trapiantato con X-MET recupera, dopo 30 giorni, circa il 40% della forza originale». X-MET può quindi sostituirsi ai muscoli persi o danneggiati e ripristinare, sebbene solo parzialmente, la forza muscolare. In conclusione, nonostante l utilizzo di X-MET sia ancora lontano da un applicazione clinica, questo tessuto cresciuto in laboratorio si candida come possibile strumento per la cura di malattie degenerative del muscolo. Lo studio è stato finanziato da Istituto Pasteur Fondazione Cenci Bolognetti, dal 7 programma quadro-myoage e dalla Fondazione Roma.

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