Scienziati dell'Università Sechenov, insieme ai loro colleghi ricercatori cinesi e americani, hanno esaminato gli ultimi progressi nell'uso delle cellule progenitrici del muscolo scheletrico, specificando le sfide fondamentali inerenti all'applicabilità degli MPC nella terapia cellulare, e delineando le tecnologie innovative più promettenti. I risultati di questa ricerca sono stati riportati in Recensioni di fisica applicata , l'articolo è stato ampiamente elogiato dalla redazione.

Le cellule progenitrici sono cellule che hanno la capacità di evolversi (o differenziarsi) in un tipo specifico di cellula, ad esempio, cellule del tessuto muscolare. Questa capacità li rende candidati chiave per la terapia cellulare nel trattamento del tessuto muscolare danneggiato a causa di lesioni, malattia, o disfunzioni legate all'età. La tecnica potrebbe essere descritta come segue:le cellule progenitrici vengono raccolte dal campione di tessuto muscolare sano del paziente, coltivato in vitro e poi innestato sui tessuti danneggiati del paziente. Il metodo richiede l'ambiente appropriato (simile a quello del corpo umano) per consentire la differenziazione delle cellule progenitrici in condizioni di laboratorio. Però, essendo altamente sensibile ai più sottili cambiamenti nel microambiente che sostiene la crescita, le cellule progenitrici possono alterare i loro modelli comportamentali ex vivo e perdere la capacità di differenziarsi in tipi di cellule bersaglio.

La ricerca dimostra che una corretta gestione del comportamento delle cellule progenitrici richiede sia un'adeguata impalcatura (o una 'spina dorsale' su cui viene coltivato il tessuto) sia una matrice extracellulare che interconnette le cellule circostanti e regoli i processi intracellulari.

La matrice extracellulare che fornisce il microambiente per le cellule progenitrici in vivo contiene centinaia di varie proteine, lipidi, e carboidrati, che svolgono un ruolo cruciale nella rigenerazione dei tessuti. Questo microambiente è estremamente attivo e i suoi processi interni sono essenziali per la crescita e la migrazione cellulare. Nonostante la moltitudine esistente di matrici extracellulari artificiali, compresi quelli derivati ​​da tessuti animali, i tessuti umani nativi rimangono l'ambiente più favorevole per la coltivazione delle cellule.

Prima di pubblicare il loro rapporto, gli autori avevano progettato scaffold derivati ​​da matrice extracellulare per la biofabbricazione della pelle, tessuti muscolari scheletrici e renali che hanno dimostrato eccellenti risultati di vitalità grazie alla loro differenziazione tessuto-specifica. Per progettare matrici funzionali, tutte le cellule e i loro componenti che possono innescare la reazione immunitaria durante l'innesto sono isolati meccanicamente, o lavato con soluzione di lavorazione, dal campione di tessuto bersaglio. Gli scienziati hanno progettato e testato un metodo di decellularizzazione dei tessuti che rimuove efficacemente i componenti cellulari, preservando il suo supporto strutturale, la matrice, e i composti attivi (citochine, Fattori di crescita), che controllano essenzialmente il comportamento cellulare. Ciò è stato possibile accelerando il processo di decellularizzazione:la soluzione rimane a contatto con i composti critici per un periodo di tempo più breve, garantendone l'integrità e la vitalità. Esistono anche numerosi tipi di idrogel a matrice extracellulare che si sono dimostrati ragionevolmente efficaci nella costruzione dei tessuti e nell'apporto di nutrienti.

Come Peter Timashev, un autore e direttore dell'Istituto di medicina rigenerativa dell'Università di Sechenov, osservato, "Quando si progettano tessuti o organi del corpo in vitro, miriamo sempre a creare il tipo di ambiente che sarebbe il più identico possibile al corpo umano. Detto ciò, l'assoluta complessità della composizione della matrice extracellulare rende la fabbricazione di matrici artificiali completamente sostenibili irraggiungibile in questo momento. Perciò, il nostro obiettivo è cercare di estrarre la matrice con molta attenzione e utilizzarla nell'ingegneria dei tessuti bersaglio:questa tecnica consentirà una riproduzione accurata dei tessuti viventi in futuro e faciliterà la loro applicazione in contesti clinici".