La cartilagine danneggiata può essere trattata attraverso una tecnica chiamata microfrattura, in cui vengono praticati piccoli fori nella superficie di un’articolazione. La tecnica di microfrattura spinge il corpo a creare nuovo tessuto nell’articolazione, ma il nuovo tessuto non è molto simile alla cartilagine.

“La microfrattura si traduce in quello che viene chiamato fibrocartilage, che è davvero più simile al tessuto cicatriziale che alla cartilagine naturale”, ha detto Chan., “Copre l’osso ed è meglio di niente, ma non ha il rimbalzo e l’elasticità della cartilagine naturale, e tende a degradarsi in tempi relativamente brevi.”

La ricerca più recente è nata, in parte, attraverso il lavoro del chirurgo Matthew Murphy, PhD, un ricercatore in visita a Stanford che ora è all’Università di Manchester. ” Non ho mai sentito nessuno veramente capito come microfrattura davvero lavorato, ” Murphy ha detto. “Mi sono reso conto che l’unico modo per capire il processo era guardare a ciò che le cellule staminali stanno facendo dopo la microfrattura.”Murphy è l’autore principale sulla carta., Chan e Longaker sono co-autori senior.

Per molto tempo, ha detto Chan, la gente ha assunto che la cartilagine adulta non si rigenerasse dopo l’infortunio perché il tessuto non aveva molte cellule staminali scheletriche che potevano essere attivate. Lavorando in un modello murino, il team ha documentato che la microfrattura ha attivato le cellule staminali scheletriche. Lasciato ai propri dispositivi, tuttavia, quelle cellule staminali scheletriche attivate rigenerato fibrocartilage nel giunto.

Ma cosa succede se il processo di guarigione dopo microfrattura potrebbe essere guidato verso lo sviluppo della cartilagine e lontano da fibrocartilage?, I ricercatori sapevano che man mano che l’osso si sviluppa, le cellule devono prima passare attraverso uno stadio di cartilagine prima di trasformarsi in osso. Hanno avuto l’idea che potrebbero incoraggiare le cellule staminali scheletriche nel giunto per iniziare lungo un percorso verso diventare osso, ma fermare il processo in fase di cartilagine.

I ricercatori hanno utilizzato una potente molecola chiamata proteina morfogenetica ossea 2 (BMP2) per avviare la formazione ossea dopo microfrattura, ma poi fermato il processo a metà strada con una molecola che ha bloccato un’altra molecola di segnalazione importante nella formazione ossea, chiamato fattore di crescita endoteliale vascolare (VEGF).,

“Quello che abbiamo finito con era la cartilagine che è fatta dello stesso tipo di cellule della cartilagine naturale con proprietà meccaniche comparabili, a differenza della fibrocartilagine che di solito otteniamo”, ha detto Chan. “Ha anche ripristinato la mobilità dei topi osteoartriti e ridotto significativamente il loro dolore.”

Come prova di principio che questo potrebbe funzionare anche negli esseri umani, i ricercatori hanno trasferito il tessuto umano in topi che sono stati allevati per non rifiutare il tessuto, e sono stati in grado di dimostrare che le cellule staminali scheletriche umane potrebbero essere indirizzate verso lo sviluppo osseo ma si sono fermate allo stadio della cartilagine.,

La fase successiva della ricerca consiste nel condurre esperimenti simili su animali più grandi prima di iniziare gli studi clinici sull’uomo. Murphy sottolinea che a causa della difficoltà nel lavorare con articolazioni del mouse molto piccole, potrebbero esserci alcuni miglioramenti al sistema che potrebbero apportare man mano che si spostano in articolazioni relativamente più grandi.

I primi studi clinici umani potrebbero essere per le persone che hanno l’artrite nelle dita delle mani e dei piedi. “Potremmo iniziare con piccole articolazioni, e se funziona, ci spostiamo verso articolazioni più grandi come le ginocchia”, dice Murphy., “In questo momento, uno degli interventi chirurgici più comuni per l’artrite nelle dita è quello di estrarre l’osso alla base del pollice. In questi casi potremmo provare questo per salvare l’articolazione,e se non funziona tiriamo fuori l’osso come avremmo comunque. C’è un grande potenziale di miglioramento, e il rovescio della medaglia è che saremmo tornati dove eravamo prima.”

Longaker sottolinea che uno dei vantaggi della loro scoperta è che i componenti principali di una potenziale terapia sono approvati come sicuri ed efficaci dalla FDA., “BMP2 è già stato approvato per aiutare la guarigione ossea e gli inibitori del VEGF sono già utilizzati come terapie anti-cancro”, ha detto Longaker. “Questo aiuterebbe ad accelerare l’approvazione di qualsiasi terapia che sviluppiamo.”

La chirurgia di sostituzione articolare ha rivoluzionato il modo in cui i medici trattano l’artrite ed è molto comune: all’età di 80 anni, 1 persona su 10 avrà una sostituzione dell’anca e 1 su 20 avrà un ginocchio sostituito. Ma tale sostituzione articolare è estremamente invasiva, ha una durata limitata e viene eseguita solo dopo che l’artrite colpisce e i pazienti sopportano un dolore duraturo., I ricercatori dicono che possono immaginare un momento in cui le persone sono in grado di evitare l’artrite in primo luogo ringiovanendo la cartilagine delle articolazioni prima che sia gravemente degradata.

“Un’idea è quella di seguire un modello ‘Jiffy Lube’ di rifornimento della cartilagine”, ha detto Longaker. “Non aspetti che i danni si accumulino-entri periodicamente e usi questa tecnica per aumentare la cartilagine articolare prima di avere un problema.”

Longaker è il Deane P., e Louise Mitchell Professore presso la Scuola di Medicina e co-direttore dell’Istituto di Biologia delle cellule staminali e Medicina rigenerativa. Chan è membro dell’Istituto per la biologia delle cellule staminali e la medicina rigenerativa e l’immunologia di Stanford.

Altri scienziati di Stanford che hanno preso parte alla ricerca sono stati il professore di patologia Irving Weissman, MD, the Virginia e D. K. Ludwig Professor in Clinical Investigation in Cancer Research; professore di chirurgia Stuart B. Goodman, MD, the Robert L., e Maria Ellenburg Professore in Chirurgia; professore associato di chirurgia ortopedica Fan Yang, PhD, il professor di chirurgia Derrick C. Wan, MD; istruttore di chirurgia ortopedica Xinming Tong, PhD; postdoctoral research fellow Thomas H. Ambrosi, di Dottorato di ricerca; la visita post-dottorato studioso di Calcinazione Zhao, MD; scienze della vita ricerca professionisti Lauren S. Koepke e Holly Steininger; MD/PhD student Gunsagar S. Gulati, PhD; studente laureato Malachia Y. Hoover, ex-studente di Owen Marecic; ex studente di medicina Yuting Wang, MD; e microscopia a scansione di laboratorio manager Marcin P. Walkiewicz, Dottorato di ricerca.,6 DE025597, R01 DE026730, R01 DE021683, R21 DE024230, U01HL099776, U24DE026914, R21 DE019274, NIGMS K08GM109105, NIH R01GM123069 e NIH1R01AR071379), il California Institute for Regenerative Medicine, l’Oak Foundation, il Passo Johnson, il Fondo Gunn/Olivier Fondo per la Ricerca, la Stinehart/Reed Fondazione, La Siebel Fondazione, l’Howard Hughes Medical Institute, Fondazione tedesca per la Ricerca, la PSRF National Endowment, Centro Nazionale per le Risorse per la Ricerca, la Prostata Cancer Research Foundation, la Federazione Americana di Ricerca di Invecchiamento e l’Artrite Fondazione Nazionale per la Ricerca.,