Biotecnologie

Bergamo, 17.11.2010Humanitas Gavazzeni

A. RossiU.O.Ortopedia e Traumatologia

Resp. Dr. F.CividiniHumanitas Gavazzeni Bergamo

COSA SERVE ALL’OSSO PER GUARIRE?

•Popolazione locale osteoblastica vitale (fattore intrinseco)•Scaffold osteoconduttivo•Stabilità meccanica•Fattori di crescita (GF)

“The Diamond Concept”

T. Einhorn - P. Giannoudis - D. Marsh

Fattori di crescita

Scaffold osteoconduttivi

Popolazionecellulare osteoblastica

Stabilità meccanica

3 PRINCIPI : A) OSTEOGENESI(VITALITÀ DEL TESSUTO OSSEO)

B) OSTEOINDUZIONE

(FORMAZIONE DI TESSUTO OSSEO)

C) OSTEOCONDUZIONE(GUIDA CELLULARE)

È la capacità di stimolare la formazione di tessuto osseo al di fuori del sistema scheletrico e può essere mediato da:

1.Elementi cellulari (precursori cellulari dal midollo osseo)

2. Fattori di crescita (stimolano le cellule mesenchimali residenti a differenziarsi nella

linea condro ed osteoblastica)

OSTEOINDUZIONE

TGF-β (1-5) e BMPs (1-16)appartengono alla superfamiglia TGF-β

Fattori di crescita

Sono i principali regolatori del

feedback osteoblastico

�  PDGF

�  BMP-­‐7

�  Osteonectin

�  BDGF

�  Collagen  type  I

�  Vitamin  D

� sialoprotein

�  Osteocalcin

Mesenchymal stem cell

Osteo-

progenitor cell

Pre-osteoblast Transition- osteoblast

Secreting osteoblast Osteozytic osteoblast

Osteocyte

• IGF-I / IGF-II

• aFGF / bFGF

• TGF-B1 / TGF-B2

• LIF

• BMP-2 / BMP-3

I fattori di crescita hanno un’azione combinata, sequenziale e stadio-specifica

Fattori di crescita

Mohan S, Baylink DJ. Clin Orthop 263:30-48, 1991

Cellula staminale mesenchimale

Cellula osteoprogenitrice

Osteoblasta

Effetto proliferativo

Effetto differenziativo

TGF-ß

TGF-ß

TGF-ßIGF

PDGFFGF

BMPTGF-ß

BMP

BMP

Fattori di crescita

Quale fattore di crescita?

- BMP-2- PRP- BMP-7

Mesenchimal cells Mesenchimal cells

Le cellule mesenchimali in presenza di sola BMP-2 (che non è dotata di

effetto mitogeno potente) si differenzia ma non si moltiplica

BMP-2 DBM

Osteoblast

Osteoblasts

Le cellule mesenchimali in presenza di DBM (BMP + TGF- β e altri GFs) si differenzia e si

moltiplica

BMP-2

Come agisce?

Quale fattore di crescita?

- BMP-2- PRP- BMP-7

Non esiste nessuno studio controllato randomizzato a favore dei PRP

§Promuove la mitosi cellulare§Non specifico per l’osso§Attore secondario§Nessuna capacità osteoinduttiva§Nessuna capacità differenziativa sulle cellule strumali

PRP

Quale fattore di crescita?

- BMP-2- PRP- BMP-7

§ Stimola la neoformazione ossea

§ BMP-7 è l’unico fattore di crescita con

una riconosciuta capacità di indurre la

differenziazione della cellula

osteoprogenitrice in senso pre

condroblastico e pre osteoblastico

BMP-7

SCAFFOLD OSTEOCONDUTTIVI

•Bioceramiche•Bioceramiche/cementi  iniettabili•Matrice  ossea  demineralizzata•Innesti  ossei  (autologo,  di  banca)

BIOCERAMICHE

• Bioceramiche (Idrossiapatite e trifosfato di calcio)

• Bioceramiche/cementi iniettabili

• Ceramiche bifasiche

Devono avere come caratteristiche:

- Biocompatibilità (struttura simile all’osso, di semplice uso e di costo contenuto)

- Bioriassorbibilità

- Osteoconduzione

MATRICE OSSEA DEMINERALIZZATA (DBM)

• Eliminando per degradazione acida dall’osso la fase minerale (che rappresenta il 70 % del tessuto osseo) restano:

• COLLAGENE

• PROTEINE NON COLLAGENICHE (osteocalcina, osteonectina etc.)

• FATTORI DI CRESCITA (GF)

Osteoconduttivo e osteoinduttivo

INNESTI OSSEI• Innesto osseo omologo (osso

spongioso - cresta iliaca o tibia prossimale - per piccoli difetti)

• Innesto osseo di banca Spongioso: integrazione ossea e proliferazione

vascolare più rapida, apposizione contemporanea a riassorbimento

Corticale: osteointegrazione più lenta ostacolata dalla densa architettura

DIFFERENTI TIPI DI INNESTI

GRAFT IMPROVEMENT

SUBSTRATO OSTEOCONDUTTIVO-OSTEOINDUTTIVO

(DBM)

2.

SUBSTRATO OSTEOCONDUTTIVO(ALLOGRAFT, XENOGRAFT, SOSTITUTO

DI SINTESI)

+GROWTH FACTORS

(rh-BMP, PRP)or STEM CELLS

1.

GRAZIE