Le persone che hanno perso grandi quantità di muscoli da incidenti traumatici o ferite militari possono far ricrescere questi muscoli con l’aiuto di una nuova procedura, i ricercatori riportano nel numero di aprile 30 di Science Translational Medicine.
La tecnica, sviluppata da Stephen Badylak e Brian Sicari e colleghi dell’Università di Pittsburgh, utilizza un’impalcatura biologica impiantata fatta di matrice extracellulare (ECM) dai maiali per convincere le cellule staminali di una persona a diventare cellule muscolari. La matrice extracellulare è una struttura che negli animali è costituita principalmente da proteine e carboidrati. La matrice circonda le cellule e dà loro un ambiente nutriente.
Dopo aver mostrato il metodo ECM lavorato in roditori con arti posteriori gravemente feriti, i ricercatori si sono trasferiti a trattare cinque persone che avevano perso tra il 58 e il 90% del muscolo degli arti.
Tutti i pazienti hanno riportato una migliore qualità della vita, ma i ricercatori hanno misurato un miglioramento funzionale del 25% in tre dei cinque pazienti.
Il trattamento di pazienti con ferite fresche — soldati subito dopo l’infortunio, per esempio — potrebbe rendere la tecnica ancora più efficace. “I veri benefici verranno dall’essere in grado di trattare immediatamente i pazienti”, ha detto Badylak.
Il muscolo scheletrico può rigenerarsi dopo un infortunio, ma non in situazioni estreme chiamate perdita muscolare volumetrica, in cui vengono distrutte grandi quantità di muscoli. I trattamenti per la perdita muscolare volumetrica sono limitati, lasciando i pazienti che lottano per svolgere attività quotidiane.
I cinque pazienti nello studio erano stati rimossi almeno sei mesi dal momento delle loro lesioni e gli interventi chirurgici e la terapia fisica precedenti si erano rivelati infruttuosi. Tre dei pazienti erano nell’esercito; due avevano ferite alle gambe da un’esplosione di un ordigno esplosivo improvvisato mentre uno aveva una lesione muscolare alla gamba indotta dall’esercizio. Gli altri due pazienti erano civili con lesioni muscolari alle gambe da incidenti sugli sci.
Prima dell’intervento chirurgico, tutti i pazienti hanno completato un programma di terapia fisica personalizzato, da 12 a 16 settimane, incentrato specificamente sui loro deficit funzionali individuali. Dopo il plateauing in questi regimi, senza segni di ulteriore miglioramento, ogni paziente ha ricevuto la procedura chirurgica di posizionamento dello scaffold ECM.
I ricercatori hanno rimosso il tessuto cicatriziale in questi pazienti e inserito il materiale ECM. “È una matrice extracellulare di maiale, ma le molecole che compongono l’ECM sono collagene, fattori di crescita e altre cose. Questi tipi di fattori sono molto importanti in biologia”, ha detto Badylak durante una teleconferenza 29 di aprile per i giornalisti.
Ogni paziente è tornato immediatamente al suo regime di terapia fisica pre-chirurgica per altre cinque-23 settimane dopo gli interventi. Il successo degli interventi è stato determinato dalla loro capacità di migliorare almeno il 25% rispetto alla loro capacità massima preoperatoria nelle attività quotidiane. Queste attività includevano compiti come sollevare un piede quando si cammina, prendere le scale, alzarsi da una sedia e sollevare una gamba in posizione seduta. Nel caso di ciascun paziente, il muscolo è cresciuto e la ricrescita ha parzialmente ripristinato l’aspetto normale.
Analizzando le immagini di risonanza magnetica e tomografia computerizzata del muscolo trattato, i ricercatori hanno osservato la formazione di tessuto denso nel sito di impianto a sei mesi dopo l’intervento chirurgico. Dopo l’impianto, il materiale dell’impalcatura ECM degrada e rilascia molecole di segnalazione che attraggono le cellule staminali nel sito di lesione.
Queste cellule staminali successivamente maturano in cellule muscolari, portando allo sviluppo di tessuto muscolare nuovo di zecca e sano. La terapia fisica post-trattamento è stata fondamentale per l’efficacia del trattamento, hanno scoperto gli autori. La terapia fisica può innescare segnali che dirigono le cellule staminali verso diventare cellule muscolari piuttosto che qualche altro tipo di cellula, hanno proposto.