Neovascolarizzazione organizzata in vivo indotta da vescicole extra-cellulari derivate dall’endotelio “bio-stampato” in 3D

L’Istituto di Tecnologie Biomediche del CNR di Milano e la fondazione Istituto Nazionale di Genetica Molecolare (INGM), hanno sviluppato una strategia per generare nuovi vasi sanguigni in organismi viventi, evitando l’immunorigetto. La ricerca, pubblicata su Biofabrication, apre la strada ad applicazioni avanzate di medicina rigenerativa cellulare

Lo studio interdisciplinare, che vede coinvolti ricercatori della sede milanese dell’Istituto di Tecnologie Biomediche del CNR e la fondazione INGM assieme a diversi altri enti di ricerca e unità ospedaliere, ha reso possibile lo sviluppo di una strategia per generare nuovi vasi sanguigni in organismi viventi, evitando l’immunorigetto.

“Per la prima volta sono state utilizzate le vescicole extracellulari – microbolle prodotte dalla membrana delle cellule endoteliali, che rivestono l’interno dei vasi e trasportano proteine e acidi nucleici in grado di diffondere istruzioni alle cellule circostanti – come bioadditivo per la generazione di bioinchiostro, cioè l’idrogel utilizzato nei processi di biostampa 3D, che può essere costituito da biomateriali sintetici, naturali o misti.
I bioinchiostri in forma di idrogel composti da Gelatina Metacrilata, addizionati con vescicole extracellulari endoteliali, hanno garantito una rapida generazione di nuovi vasi sanguigni in modelli animali, sia immunodeficienti che non, impiantati con strutture 3D biostampate”.

Roberto Rizzi

L’articolo, pubblicato sulla rivista internazionale Biofabrication, apre la strada ad applicazioni avanzate di medicina rigenerativa cellulare, garantendo un pronto nutrimento ematico al tessuto trapiantato e garantendo un attecchimento funzionale.

L’emergenza pandemica dell’ultimo anno ha sollevato la necessità di sviluppare rapidamente competenze innovative nel settore delle biotecnologie, per far fronte alle nuove sfide sociosanitarie.

“Lo studio si inserisce nelle biotecnologie applicate alla medicina con uno sviluppo translazionale, in quanto l’applicazione di questa strategia consentirà un maggiore successo negli interventi di medicina rigenerativa e ricostruttiva.”


Il ruolo delle vescicole extracellulari (EV) nella biomedicina sta emergendo, sia come marker diagnostico che come veicolo di comunicazione intercellulare.

“Lo sforzo maggiore in questo lavoro è stato fondere due tecnologie, entrambe emergenti nel campo scientifico: le vescicole extracellulari e la biostampa 3D, senza poterci basare su studi precedenti. Ma i risultati ci hanno pienamente ripagati”,

Claudia Bearzi, CNR – Istituto di Biochimica e Biologia Cellulare

RIFERIMENTI: PMID: 33434889 — DOI: 10.1088/1758-5090/abdacf

Abstract

Extracellular vesicles (EVs) have become a key tool in the biotechnological landscape due to their well-documented ability of mediating intercellular communication. Such feature has been explored and, actually, it is under constant investigation by researchers, who have unraveled the important role of EVs in several research fields ranging from oncology, immunology and diagnostics to regenerative medicine. Unfortunately, there are still some limits to overcome before a clinical application, including the inability to confine the EVs to strategically defined sites of interest, to avoid side effects. In this study, for the first time, EVs application is supported by 3D bioprinting technology to develop a new strategy for applying the angiogenic cargo of HUVEC-derived EVs in regenerative medicine. EVs, derived from human endothelial cells and grown under different stressed conditions, were collected and used as bio-additives for the formulation of advanced bioinks. After in vivo sub-cutaneous implantation, we demonstrated that the bioprinted 3D structures, loaded with EVs, supported the formation of a new functional vasculature in situ, consisting of blood-perfused microvessels recapitulating the printed pattern. The results obtained in this study favor the development of new therapeutic approaches for critical clinical conditions, such as the need for prompt revascularization of ischemic tissues, which represents the fundamental substrate for advanced regenerative medicine applications.

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