Luca Ambrosio
Evs estratte da cellule del nucleo polposo vs. cellule stromali mesenchimali per la rigenerazione del disco intervertebrale
La lombalgia è la prima causa di disabilità nel mondo ed è principalmente provocata dalla degenerazione del disco intervertebrale (IDD), un processo caratterizzato da eventi catabolici che promuovono la degradazione della matrice extracellulare e la perdita delle cellule che normalmente popolano il disco, alterandone la morfologia e la biomeccanica.
Ad oggi, sono stati sperimentati numerosi trattamenti rigenerativi basati sulla somministrazione di cellule iniettate direttamente nel disco affetto. Tuttavia, tali terapie sono limitate dalla scarsa vitalità cellulare post-trapianto, dai notevoli costi e tempi di produzione, e dalla significativa variabilità tra i donatori.
Poiché gli effetti rigenerativi esercitati dalle cellule trapiantate sembrano derivare dall’insieme dei fattori che queste secernono, l’utilizzo diretto di questi ultimi può offrire notevoli vantaggi rispetto alla somministrazione intradiscale delle cellule intere.
Tra questi, le vescicole extracellulari (EVs) hanno mostrato risultati promettenti grazie al loro ruolo nella comunicazione intercellulare e agli effetti anabolici descritti in diversi studi preclinici.
In modelli di IDD, le EVs derivate da cellule stromali mesenchimali (MSC) hanno dimostrato di ridurre l’apoptosi, la degradazione della matrice, l’infiammazione tissutale e lo stress ossidativo, sia in vitro che in vivo.
Nonostante il loro notevole potenziale condrogenico, le MSC derivanti dal midollo osseo (BM-MSCs) mostrano significative differenze rispetto ai progenitori delle cellule del nucleo pulposo (NPC), caratterizzati dall’espressione dei recettori Tie2.
Rispetto alle NPC Tie2-negative, queste cellule hanno dimostrato una maggiore capacità di auto-rinnovamento, proliferazione, vitalità e potenziale di multidifferenziazione.
Studi recenti hanno anche dimostrato che le NPC Tie2-positive presentano una capacità superiore di differenziarsi in condrociti rispetto alle BM-MSCs.
Tuttavia, la percentuale di NPC Tie2-positive si esaurisce progressivamente con l’invecchiamento e l’evoluzione dell’IDD, spiegando in parte la limitata capacità dell’disco di autoripararsi. Considerando la loro capacità rigenerativa e i recenti progressi nelle tecniche di coltura cellulare per preservare l’espressione di Tie2, abbiamo cercato di valutare se le EVs secrete da questa sottopopolazione di cellule specializzate potessero esercitare effetti rigenerativi in un modello di IDD.
Pertanto, l’obiettivo di questo studio è stato caratterizzare e applicare le EVs derivate da NPC umane coltivate in condizioni standard (STD-EVs) e in condizioni stimolanti l’espressione di Tie2 (Tie2-EVs), per valutare i loro effetti biologici in vitro e esplorare il loro potenziale rigenerativo in vivo.
Dopo essere state isolate, le EVs sono state approfonditamente caratterizzate, dimostrando caratteristiche morfologiche tipiche degli esosomi e di essere prontamente internalizzate dalle NPC quando trattate sotto microscopia confocale.
Successivamente, delle NPC estratte da campioni chirurgici di pazienti affetti da IDD sono state trattate con entrambi i tipi di EVs, le quali hanno dimostrato di incrementare significativamente la proliferazione cellulare e proteggere le NPC dalla senescenza, specialmente se trattate con Tie2-EVs.
In seguito, il potenziale rigenerativo delle EVs è stato testato in un modello animale di ratto, in cui l’IDD è stata indotta chirurgicamente subito prima di somministrare le EVs. Gli animali trattati con Tie2-EVs hanno mostrato un notevole miglioramento del dolore con preservazione della morfologia discale sia in scala macroscopica che microscopica. In tutti gli esperimenti, le EVs estratte da NPC si sono rivelate significativamente più efficaci di quelle isolate da BM-MSCs.