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Una pelle artificiale migliore
Le cellule della pelle di un paziente, geneticamente modificate e cresciute in provetta, potrebbero fornire la prossima generazione di pelle artificiale. Come primo passo nella creazione di tale pelle sostitutiva, gli scienziati di Cincinnati hanno progettato cellule della pelle resistenti ai batteri in laboratorio e ora le stanno testando sugli animali. Alla fine, sperano di produrre un tipo di pelle artificiale in grado di sudare, abbronzarsi e combattere le infezioni.
Le cellule della pelle geneticamente modificate possono aiutare a proteggere dalle infezioni i sostituti cutanei in coltura. Qui, le cellule che sono state geneticamente modificate per produrre livelli più elevati di una proteina nota come beta defensina umana 4 sono mostrate in verde.
Stiamo usando la modificazione genetica per cercare di far sì che la pelle coltivata si comporti più come una pelle normale, afferma Dorothy Supp, ricercatrice del Cincinnati Shriners Hospital for Children che ha guidato il progetto.
La pelle ci mantiene idratati, ci rinfresca con il sudore e forma un blocco contro i batteri estranei. Senza il rivestimento protettivo della pelle, le vittime di gravi ustioni soffrono di grave disidratazione e sono vulnerabili alle infezioni batteriche potenzialmente letali. Gli innesti di pelle sana sulle aree ferite possono aiutare, ma le persone con grandi ustioni spesso non hanno abbastanza pelle sana da innestare.
Negli ultimi dieci anni, i prodotti per la pelle artificiale, realizzati con scaffold di collagene, la molecola che conferisce alla pelle la sua struttura ed elasticità, hanno drasticamente migliorato le possibilità di sopravvivenza delle vittime di ustioni. I grandi fogli della rete flessibile posizionati sopra le ferite aperte favoriscono la crescita di nuovo derma, lo strato inferiore della pelle, che non si rigenera in circostanze normali. I chirurghi possono quindi trapiantare piccoli pezzi dell'epidermide del paziente, lo strato superiore della pelle, che cresce e si diffonde sul derma appena cresciuto.
Più di recente, gli scienziati hanno iniziato a seminare le impalcature di collagene con cellule della pelle per aiutare la pelle a crescere: invece di trapiantare l'epidermide sulla pelle appena cresciuta, gli scienziati fanno crescere le cellule dell'epidermide sull'impalcatura di collagene e quindi trapiantano l'intero lenzuolo. In un metodo sperimentale sviluppato da Steven Boyce dell'Università di Cincinnati, le cellule della pelle di un paziente vengono sottoposte a biopsia e poi coltivate in coltura. Le cellule si attaccano a un'impalcatura di collagene, formando una struttura simile alla pelle e generando fogli fino a 100 volte più grandi della biopsia originale.
Uno dei restanti problemi principali con la pelle artificiale è la sua infezione da vulnerabilità. Possono essere necessarie una o due settimane prima che i vasi sanguigni, che trasportano il meccanismo anti-infezione del sistema immunitario, si colleghino al derma di nuova crescita. Senza vasi sanguigni, i batteri possono crescere e causare infezioni e possono distruggere l'innesto e riaprire la ferita, afferma Ioannis Yannas, bioingegnere e scienziato dei materiali al MIT che ha contribuito a sviluppare il primo prodotto per la pelle artificiale. Attualmente, i medici devono continuamente avvolgere le ferite con bende antibatteriche.
Così Supp e colleghi hanno modificato geneticamente le cellule della pelle per produrre livelli più elevati di una proteina antibatterica. In un articolo pubblicato nell'ultimo numero del Journal of Burn Care and Research , Supp ha dimostrato che queste cellule della pelle, se coltivate in una provetta, potrebbero uccidere più batteri di un tipo specifico rispetto alle cellule della pelle standard.
Supp avverte che le cellule ingegnerizzate sono ancora molto lontane dall'uso clinico. Il vero test delle proprietà antibatteriche arriverà nel complesso ambiente di una vera ferita, che è disseminata di molti diversi tipi di batteri. I ricercatori stanno ora pianificando esperimenti su modelli animali.
Idealmente, Supp vuole creare una pelle coltivata ancora migliore, con cellule in grado di far crescere le strutture molecolari necessarie per produrre sudore, capelli e pigmento. Se potessimo iniziare con due tipi di cellule e aggiungere uno o due geni alla volta e far sviluppare queste strutture, sarebbe molto eccitante, dice.