Acellular matrices as tool for renal progenitor differentiation studies and tissue engineering of blood vessels

Le matrici acellulari rappresentano uno scaffold promettente per l’ingegneria tessutale. Infatti, la matrice extracellulare costituisce un supporto sito-specifico che favorisce la crescita e il differenziamento delle cellule di qualsiasi organo. Ad oggi, le tecniche dell’ingegneria tessutale sono utilizzate sia per lo sviluppo ex vivo di sostituti tessutali, che per studiare la proliferazione e la differenziazione delle cellule quando si trovano all’interno di uno scaffold tridimensionale. In questo lavoro di tesi, i due seguenti progetti sono andati a valutare entrambe le potenzialità di matrici acellulari tessuto-specifiche: 1- valutazione della capacità della matrice acellulare di indurre il differenziamento di progenitori renali da fluido amniotico in cellule renali mature; 2- valutazione della matrice acellulare per la sostituzione di vasi sanguigni. 1- La matrice acellulare renale è stata utilizzata per valutare la capacità differenziativa di progenitori renali da fluido amniotico in modo da valutarne una futura applicazione terapeutica. I progenitori renali sono stati seminati sulla matrice acellulare renale, che, in vitro, ne ha promosso la proliferazione, il mantenimento del fenotipo podocitario e la differenziazione in cellule tubulari. Per valutare in vivo il potenziale differenziativo di queste cellule, la matrice da sola o ripopolata con le cellule è stata impiantata all’interno di un rene di topo nudo. I progenitori renali si sono ulteriormente differenziati, si sono integrati all’interno delle strutture tubulari dell’ospite e hanno promosso la migrazione di cellule differenziate murine all’interno dello scaffold. 2- La matrice acellulare di aorta è stata utilizzata per lo sviluppo di sostituti vasali. Nonostante vasi autologhi o costituiti di polimeri sintetici vengano già utilizzati nella pratica clinica per la ricostruzione di vasi di piccolo diametro (5 mm), numerosi sono gli svantaggi legati al loro utilizzo, quali l’iperplasia della tonaca intima e la degenerazione arteriosclerotica. Lo scopo di questo studio è stato quello di sviluppare sostituti vasali utilizzando come scaffold vasi decellularizzati. Matrici acellulari da sole o ripopolate con cellule endoteliali da microcircolo sono state impiantate nell’aorta di ratto Lewis. Come osservato negli impianti di sola matrice acellulare, la mancanza della copertura endoteliale portava all’iperplasia dell’intima e all’aumento di incidenza dei processi trombotici, sottolineando la necessità di reendotelizzare in vitro il vaso decellularizzato prima dell’impianto in vivo. Infatti, i sostituti vasali costituiti da matrice acellulare e cellule endoteliali da microcircolo hanno dimostrato di avere una buona resistenza al flusso e non presentavano trombi al loro interno. Sebbene questi vasi fossero assottigliati e mostrassero una leggera iperplasia della tonaca intima, questo approccio presentava due principali vantaggi: permetteva di ottenere sostituti vasali in un tempo clinicamente utile ed eliminava la necessità di rimuovere vasi sani per ottenere cellule endoteliali autologhe.