Un chip che “mima” la degenerazione della cartilagine è l’innovativo modello elaborato dal Politecnico di Milano per progettare un farmaco efficace nella cura dell’osteoartrosi (comunemente chiamata artrosi), in particolare delle anche e delle ginocchia, che nella persona obesa rappresenta uno dei maggiori rischi di disabilità motoria e di bassa qualità della vita anche in soggetti giovani. La nuova ricerca è pubblicata sulla prestigiosa rivista scientifica Nature Biomedical Engineering.
Obesità e patologia osteoarticolare
Ricordate la storia di Cinzia? La sua obesità era arrivata a un punto tale che il medico le ha prospettato la sostituzione dell’articolazione del ginocchio (artroprotesi del ginocchio). È stato sufficiente per farle scattare quella scintilla che l’ha poi portata a riprendersi in mano la propria vita grazie a un intervento di chirurgia bariatrica che gli evitato di dover mettere una protesi al ginocchio. Ora è rinata. Non vi è soggetto con obesità da alcuni anni che non sviluppi una patologia degenerativa a carico dell’osso e delle articolazioni, in particolare all’articolazione dell’anca e/o del ginocchio, a causa del peso da sostenere.
L’osteoartrosi è la più diffusa patologia muscolo-scheletrica nel mondo: colpisce circa il 10% degli uomini e il 20% delle donne sopra i sessant’anni; cifre destinate ad aumentare a causa del progressivo invecchiamento della popolazione generale.
L’osteoartrosi è una patologia cronica, progressiva e rappresenta uno dei maggiori rischi di disabilità motoria in età avanzata ma – secondo alcuni recenti studi – può manifestarsi anche in alcuni soggetti giovani in eccesso di peso con un notevole peggioramento della qualità di vita e di aggravio dei costi socio-sanitari. Oltre all’obesità e all’età, altri fattori di rischio sono il genere (l’osteoartrosi predilige le donne), la predisposizione genetica e i traumi osteoarticolari.
La carenza di terapie efficaci se non la chirurgia
Al momento attuale, l’unica opzione realmente valida è l’intervento chirurgico di artroplastica totale d’anca o di ginocchio che sostituisce porzioni di osso e cartilagine danneggiate, per mezzo di componenti in metallo e ceramica o polietilene (materiale plastico). Mancano tutt’oggi terapie farmacologiche DMOAD (Disese Modifying OsteoArtritis Drugs) ovvero farmaci capaci non solo di alleviare i sintomi (farmaci sintomatici), ma anche in grado di bloccare o invertire il processo di degenerazione del tessuto osteoarticolare.
L’innovativo modello ideato dal Politecnico di Milano che potrà consentire lo sviluppo di nuovi farmaci
MiMic, il laboratorio del Politecnico di Milano di Microfluidic and Biomimetic Microsystems, ha realizzato un sofisticato chip delle dimensioni di una moneta, in cui è possibile coltivare cartilagine e sottoporla successivamente a stimoli meccanici capaci di generare gli effetti dell’osteoartrosi (OA). In questo modo si ha a disposizione un modello che consente di studiare il processo di degenerazione osteroarticolare.
Il Politecnico di Milano è Coordinatore della ricerca, con il prof. Marco Rasponi, e ha come partner l’University Hospital of Basel. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Biomedical Engineering.
Un’opportuna compressione del tessuto cartilagineo induce i sintomi caratteristici dell’osteoartrosi: infiammazione, ipertrofia e aumento dei processi di degradazione. Nella cartilagine on-a-chip si crea quindi un ambiente ideale in cui testare l’efficacia e i meccanismi di azione di nuovi farmaci che vadano ad agire sulle cause della degenerazione e non solo sui sintomi, accorciando tempi e costi sperimentali e riducendo notevolmente la necessità di test su animali.
La Fondazione Cariplo crede e investe nel progetto
La ricerca sta proseguendo verso la creazione di un modello dell’intera articolazione su chip, grazie a un progetto di Fondazione Cariplo che è stato finanziato in risposta alla call “Ricerca Biomedica sulle malattie legate all’invecchiamento 2018”. Il titolo del progetto è “uKNEEque: a 3D microfluidic osteochondral model to investigate mechanisms triggering age-related joint pathologies and therapeutic effects of bioactive factors produced by nasal chondrocytes”.
GUARDA IL VIDEO DEL POLITECNICO DI MILANO »
References
– Comunicato stampa Politecnico di Milano, agosto 2019 »
– Occhetta P, Mainardi A, et al – Hyperphysiological compression of articular cartilage induces an osteoarthritic phenotype in a cartilage-on-a-chip model. Nature Biomedical Engineering, volume 3, pages 545–557 (2019)
– Godziuk K, Prado CM, et al – The impact of sarcopenic obesity on knee and hip osteoarthritis: a scoping review. BMC Musculoskeletal Disorders (2018) 19:271
– van Tunen JAC, Peat G, et al – Association of osteoarthritis risk factors with knee and hip pain in a populationbased sample of 29–59 year olds in Denmark: a cross-sectional analysis. BMC Musculoskeletal Disorders (2018) 19:300
– Flego A, Dowsey MM, et al – Addressing obesity in the management of knee and hip osteoarthritis – weighing in from an economic perspective. BMC Musculoskelet Disord 2016 May 26;17:233
– Fondazione Cariplo per la ricerca Biomedica »
