Biotecnologie in Ortopedia e Traumatologia :
dalle attuali evidenze cliniche alle nuove
frontiere
Applicazioni cliniche delle MSCs e
classificazione biologica
Dr Eugenio Boux Dr Alberto Siclari
P.O. Di Biella ASLBI
Un po’ di storia .....
• Alexander A. Maximow
nel 1924 per primo
descrisse “a singular type of precursor cell within
mesenchyme that develops into different types of
blood cells”
• Ernest A. McCulloch e James E. Till nel 1960
rivelarono la natura clonale di queste cellule
• Friedenstein C. nel 1970 le coltivo’ chiamandole
colony-forming unit-fibroblasts (CFU-f)
• Caplan A. nel 1991 conio’ il nome di mesenchimal stem
cells e comincio’ a proporne un uso sperimentale
1) patologie che richedono l’uso di uno.
Le applicazioni in Ortopedia
• Una classificazione da un punto di
vista biologico
• 1) patologie che richedono l’uso di uno
scaffold
• 2) patologie secondarie ad un rallentamento
della normale guarigione
• 3) patologie in cui l’uso delle MSCs serve ad
accellerare e a rendere piu’ probabile la
guarigione .
Patologie che richedono l’uso di uno
scaffold
Che cosa è uno
scaffold?
Scaffold : significato letterale
• 1 )Patibolo (!)
2) Impalcatura
Scaffold : significato biologico
• Sostanza osteoconduttiva che permette
e stimola l’adesione delle cellule
osteoblastiche all’interno della sua
struttura tridimensionale
Osteoblasti
Scaffold
• L’osteoconduzione
• può essere definita come la capacità di
uno scaffold di facilitare l’attacco e la
migrazione di cellule che contribuiscono
alla formazione di nuovo tessuto osseo
all’interno del trapianto promuovendo la
guarigione e il rimodellamento dell’osso
a partire dall’intero volume del
trapianto.
MSC
Sostanza
conduttiva
Tessuto
rigenerato
Sostanza
induttiva
• . Gli scaffold possono essere di origine sintetica ,
di origine animale o di origine umana .
• Origine sintetica : sono a base ceramica di fosfato di
calcio , idrossiapatite , fosfato tricalcico e solfato di
calcio , oppure a base di polimeri come acido
polilattico ,acido poliglicolico , copolimeri , o polimeri
non biodegradabili mentre
• Origine animale : sono piu’ frequentemente di origine
equina .
• Origine umana : osso trattato e conservato nelle
Banche dell’osso ( presenti in vari regioni ) e anche un
prodotto di origine umana a base di matrice ossea
demineralizzata unita ad idrossiapatite
Perchè non usare l’osso del
paziente?
• Problemi clinici e biologici
• 1) dolore nel sito del prelievo del trapianto
con percentuali variabili dal 2,8 al 37%
(Heary RF, Sclenk MD, Sacchieri. TA, Barone D, Brotea C. Persistent crest
donor site pain: indipendent outcome assessment. Neosurgery; 2002 march.
50(3); 510-517).
• 2) seconda cicatrice chirurgica
• 3) maggiore perdita di sangue
• 4) maggiore durata dell’operazione e un
aumentato rischio di rischio di infezione
• 5) La quantità di materiale utilizzabile
spesso è modesta e la componente
cellulare attiva , cioè le MSCs , è
ovviamente bassa , non potendo essere
concentrata
• 6) Quantità limitata
Evoluzione biologica dello scaffold
• Nella prima settimana lo scaffold accoglie le MSCs
che si distribuiscono lungo le sue porosità e
permette l’iniziale entrata di gettoni vascolari ;
tra la seconda e la terza settimana si ha l’inizio
della trasformazione delle MSCs in osteoblasti
con formazione di nuovo osso e dopo la quarta
settimana si comincia a differenziare un osso
piu’ maturo .
•
(Kuboki, Yoshinori PhD, DDS; Jin, Qiming PhD, DDS; Takita, Hiroko PhD Geometry of
Carriers Controlling Phenotypic Expression in BMP-Induced Osteogenesis and
Chondrogenesis UBJS83-A Supplement 1, Part 2, 2001, pp S1-105-S1-115).
Patologie che richedono l’uso di uno
scaffold
• le osteotomie delle ossa lunghe di addizione
• le perdite di sostanza ossea
• le osteonecrosi fino al grado III di Steinberg
le osteotomie delle ossa lunghe di
addizione
le perdite di sostanza ossea
• Mobilizzazioni protesiche
• Esiti di infezioni
• Tumori
• Esiti di interventi chirurgici
• Il trattamento della lesione che ha
provocato la perdita di sostanza deve
essere precedente o contemporaneo alla
introduzione di nuovo materiale
osteoconduttivo.
Perdita di sostanza ossea
Osteonecrosi N.I.T.F.
Patologie secondarie ad un
rallentamento della normale
guarigione
le pseudoartrosi
Patologie in cui l’uso delle MSCs serve
ad accellerare e a rendere piu’
probabile la guarigione
Le artrodesi
Le revisioni protesiche
Artrodesi della t.t.
Percentuale di non guarigione :
• 3 % SEQUELAE OF POSTTRAUMATIC ANKLE
ARTHRODESIS A. Fuentes, Department of Trauma and Orthopedic Surgery.FREMAP
Hospital. Majadahonda (Madrid), SpainJ BONE JOINT SURG [BR] 2009; 91-B:SUPP II
• 11,1 %MID-TERM RESULTS OF TIBIO-TALAR ARTHRODESIS HS. Dojcinovic, R
Hôpital Orthopédique de la Suisse Romande, 5,avenue Pierre-Decker, 1005 Laussane,
SwitzerlandJ BONE JOINT SURG [BR] 2005; 87-B:SUPP II
• 16 % Revision Tibiotalar Arthrodesis.
•
Easley, M. Journal of Bone & Joint Surgery - American Volume. 90-A(6):1212-1223,
June 2008.
Casistica
• 9 artrodesi di caviglia post-traumatiche dal
2008 al 2010
Trattamento chirurgico :
tecnica di Merle d’Aubigné
• Augmentation biologica :
• Pasta d’osso di origine equina
• Concentrato di aspirato midollare
• PRP
• Non pseudoartrosi
• Non infezioni
• Tempo medio di ripresa del carico 63 gg
( 50-75)
• Una deiscenza della ferita esterna guarita con
medicazioni con PRP dopo 120 gg
La partita è finita ........
Grazie a tutti !!