di Alessandro Ovi
L’ingegneria dei tessuti (tissue engineering, TE) è un settore scientifico e tecnologico multidisciplinare. Applica ingegneria, scienze dei materiali e scienze della vita allo sviluppo di sostituti biologici che riparino, preservino o migliorino le funzioni dei tessuti.
Il tema della TE è già stato trattato da «Technology Review» nel n. 2/ 2004 nei suoi aspetti generali; qui si intendono approfondire i temi dei settori di applicazione terapeutica e delle proiezioni di mercato dei prodotti di cui si può prevedere lo sviluppo.
La commercializzazione di prodotti delle tecnologia TE è iniziata solo recentemente. Le applicazioni iniziali si sono focalizzate sulla pelle per la cura delle ustioni o delle ulcerazioni da diabete, sulla rigenerazione di midollo osseo e di cartilagini in vitro, sull’innesto per applicazioni durali in neurologia. Si è oggi aperto, tuttavia, un grande spazio di applicazione della TE al trattamento di malattie cardiovascolari, urologiche, neurologiche, ortopediche e muscolari. In un futuro non troppo lontano inoltre, si può prevedere un utilizzo importante della TE nella rigenerazione di organi (reni, fegato, pancreas, intestino), fornendo metodi di cura completamente nuovi ed efficaci a patologie molto gravi e diffuse.
Una delle sfide più complesse di queste terapie è evitare i problemi del rigetto e su questo fronte un vantaggio molto importante della TE è la possibilità di fare a meno di farmaci immunodepressivi grazie all’ utilizzo, come cellule di partenza, di quelle del paziente stesso.
Analizziamo qui di seguito le prospettive di mercato a dieci anni dei prodotti ottenuti da TE nelle sei categorie principali: cardiovascolare, ortopedia, neurologia, urologia, rigenerazione di organi, pelle. I dati sono ricavati da proiezioni di Meditech Insight 2004 dove si ipotizza, per i prezzi delle terapie basate sulla TE, un certo premio rispetto alle terapie esistenti date le loro caratteristiche nettamente superiori.
Prodotti cardiovascolari
Si prevede che i prodotti della TE giocheranno un ruolo molto importante nella chirurgia cardiovascolare con un grande spettro di applicazione per la rigenerazione dei tessuti miocardici e vascolari. Viene qui incluso l’utilizzo di strutture biodegradabili contenenti cellule per la rigenerazione del miocardio e delle valvole cardiache, la creazione di innesti vascolari, la somministrazione di geni e di proteine per stimolare la formazione di nuovi vasi (angiogenesi) e la terapia genica per prevenire le restenosi. I prodotti da TE per il settore cardiovascolare saranno svariati così come le loro applicazioni. Molti esperti ritengono che questo sarà uno dei settori più importanti e di maggior interesse non solo scientifico, ma anche di sicuro rilievo economico di tutta la TE. è previsto un raddoppio del numero dei pazienti rispetto a oggi malgrado i continui progressi nella prevenzione delle malattie cardiovascolari. Ciò a causa sia dell’invecchiamento della popolazione sia della crescita di malati di questo tipo, nei paesi in via di sviluppo, legata al miglioramento degli standard di vita. Il mercato cardiovascolare è generalmente suddiviso in sei segmenti: angiogenesi, innesti per bypass (bypass grafting), correzione di difetti congeniti, riparazione e sostituzione di valvole, rigenerazione di tessuti cardiaci, prevenzione di restenosi.
Prodotti per ortopedia
Le applicazioni a ossa e legamenti rappresenta il più grande mercato potenziale della TE in numero totale di pazienti e in dollari. Aree nelle quali le tecnologie TE sono in via di rapido sviluppo nel mercato ortopedico includono la riparazione e la sostituzione delle ossa, delle cartilagini, dei legamenti e del menisco. Per quanto riguarda le ossa negli ultimi venti anni la ricerca si era focalizzata su due aree. La prima è lo sviluppo delle biotecnologie dei materiali, come ceramiche e polimeri, che, funzionando come strutture «osteoconduttive», promuovono la formazione di nuovi tessuti ossei. La seconda si focalizza sui metodi per indurre la crescita ossea tramite terapie molecolari che utilizzano geni, fattori di crescita, cellule trapiantate. I prodotti del futuro comprenderanno strutture sintetiche o biologiche che possano somministrare cellule, geni e proteine con metodi di rilascio controllato che inducano la crescita di tessuto osseo dove questo sia mancante. La rigenerazione delle cartilagini è stata una delle prime applicazioni di successo della TE alla ortopedia. Secondo vari metodi tutti orientati a stimolare processi di ricostruzione a livello cellulare. La ricerca più avanzata si sta spingendo ora verso l’utilizzo di tecniche di trapianto di cellule, di matrici di collagene, di cellule alterate geneticamente, di matrici impregnate di fattori di crescita e di matrici di polimeri. L’approccio della TE alla ricostruzione dei legamenti utilizza supporti che poi verranno riassorbiti consistenti in materiali sintetici o derivati dai tessuti che possano stimolare la crescita di nuovi legamenti. A differenza delle protesi sintetiche permanenti che perdono resistenza col tempo, il comportamento meccanico di questi impianti dovrebbe migliorare col tempo, grazie allo sviluppo di tessuti nuovi.
Prodotti neurologici
Fino a poco tempo fa i danni al sistema nervoso centrale erano considerati irreparabili. Oggi i progressi della TE hanno aperto nuovi orizzonti e vi sono molte società che stanno sviluppando cellule staminali neurali per la rigenerazione di nervi. Un grande problema da risolvere è quello di creare una interfaccia che sia compatibile con il normale ambiente cellulare nervoso. Una sfida ancora più difficile è quella di sviluppare cellule che possano differenziarsi e formare reti che abbiano le proprietà desiderate per controllare funzioni motorie e processi cognitivi. Le tecnologie attualmente in via di sviluppo per la riparazione del sistema nevoso ricadono in tre categorie: trapianto di cellule, terapia genica, rigenerazione nervosa. Le principali malattie cui queste tecnologie vengono applicate sono: Alzhaimer, epilessia, Huntington, sclerosi multipla, Parkinson, rigenerazione nervosa periferica, lesioni al midollo spinale, ictus. I dati di mercato riportati nella tabella 3 partono da una base più incerta di quella dei settori cardiovascolari e ortopedico, poiché in neurologia i prodotti da TE non sono ancora stati sviluppati. I dati di vendita rappresentano il mercato potenziale annuo tra dieci anni nella ipotesi che il 10 per cento dei pazienti possano essere trattati con prodotti da TE.
Prodotti urologici
I prodotti della TE in urologia possono essere di grande aiuto a eliminare alcuni problemi dei trattamenti esistenti per la ricostruzione delle strutture urologiche quali la vescica, il pene, l’uretere e l’uretra. Le caratteristiche elastiche di questi tessuti, la loro capacità a resistere alla formazione di depositi che riducono il flusso, sono proprietà chiave che è stato difficile replicare con tessuti prelevati da altri organi, o con impianti di polimeri o di metalli. Le tecnologie di TE attualmente in fase di sviluppo includono i biomateriali, la terapia genica, l’ingegneria dei tessuti genitali. Lo sviluppo della ricostituzione di strutture per applicazioni urologiche è in corso già oggi in un certo numero di società private e di istituzioni.
Rigenerazione degli organi
Lo sviluppo di nuovi organi veri, che sostituiscano i trapianti o gli organi artificiali, nei casi di malfunzionamento grave degli organi originali è la applicazione più avanzata della TE. Le applicazioni più vicine al successo, in ordine decrescente di complessità dei problemi da risovere sono quelle del fegato, dell’intestino tenue, del pancreas e del rene.
Prodotti per la pelle
Le applicazioni principali dei prodotti da TE per la pelle e per le ricostruzioni plastiche sono le ustioni, le ulcerazioni incluse quelle diabetiche e da stasi, e la chirurgia plastica e ricostruttiva. Si tratta di un mercato potenziale molto ampio, in forte crescita, come conseguenza dell’invecchiamento della popolazione e della crescente incidenza del diabete. Un mercato dove la TE fa sperare in miglioramenti rilevanti rispetto alle terapie esistenti e quindi a una rapida penetrazione dei suoi prodotti man mano che saranno messi a punto. Nella tabella seguente si mettono in evidenza le due applicazioni più importanti, quella del trattamento delle ulcerazioni di varia origine e quella della ricostruzione del seno.
Conclusione
Da questa carrellata di numeri emerge nella tabella 7 il riassunto delle aggregazioni di mercato dei prodotti da TE. Ci troviamo di fronte a uno dei filoni di ricerca non solo tra i più interessanti dal punto di vista della scienza e della tecnologia, ma anche alla base di un settore di sviluppo industriale straordinario non inferiore a quello della microelettronica o del software.
