Ingannare le cellule per vincere l'osteoporosi con il progetto BOOST

Video Al Politecnico la ricerca di qualità è sempre più al femminile: il 12 febbraio scorso è stato annunciato il risultato della selezione per gli ERC Consolidator Grants, che vede tra i vincitori Chiara Vitale Brovarone del DISAT, che si aggiudica un finanziamento di circa 2 milioni di euro per il progetto BOOST (Biomimetic trick to re-balance Osteoblast-Osteoclast loop in osteoporoSis treatment: a Topological and materials driven approach); si tratta della prima donna premiate con questo riconoscimento in Ateneo.

Il progetto di Chiara Vitale Brovarone si propone di sviluppare un nanomateriale composito innovativo, in grado di “ingannare” le cellule ossee in caso di fratture provocate da osteoporosi e spingerle a riattivare il comportamento che hanno le cellule sane, ricreando così condizioni fisiologiche. 
L’osteoporosi rappresenta infatti un rilevante problema sociale: una donna su tre e un uomo su cinque, dopo i cinquant’anni, sperimentano una frattura ossea dovuta all'osteoporosi, una patologia che coinvolge quindi decine di milioni di persone in Europa, numero in continuo aumento per l'invecchiamento della popolazione. 
Gli attuali trattamenti prevedono una terapia farmacologica, unita a uno stile di vita sano, ma in caso di frattura è necessario procedere con la fissazione meccanica attraverso un intervento chirurgico. Proprio in questo contesto, la scienza dei materiali si pone come disciplina guida per la ricerca d'avanguardia. 

Le fratture ossee da osteoporosi sono infatti causate da fragilità ossea conseguente a uno sbilanciamento nel processo di rimodellamento osseo (riassorbimento da parte degli osteoclasti e nuova deposizione da parte degli osteoblasti). Questo processo dinamico avviene continuamente durante la vita, ma con l’invecchiamento il saldo tra il nuovo tessuto deposto e quello riassorbito può diventare negativo, provocando l’osteoporosi. La recente ricerca biologica ha evidenziato che non è corretto sopprimere l’attività degli osteoclasti per ripristinare l’equilibrio tra le cellule ossee, perché quest’ultima è strettamente correlata alla capacità degli osteoblasti di produrre nuovo tessuto osseo. 

La sfida lanciata dal progetto BOOST è quella di ristabilire la fisiologica cooperazione (coupling) tra osteoblasti e osteoclasti, attraverso una serie di stimoli ingegnerizzati (chimica, nanotopologia e rilascio intelligente di ioni e fattori di crescita). 
L’obiettivo è di ricreare con uno scaffold intelligente (cioè una sorta di “impalcatura” realizzata con nanomateriali e biomolecole) nelle cellule ossee invecchiate il microambiente tipico di un osso sano, per ri-bilanciare il coupling tra osteoblasti e osteoclasti, ripristinando così il coordinamento tra il riassorbimento e la deposizione di matrice ossea. 
Un approccio completamente differente rispetto al tradizionale apporto farmacologico, ma che potrebbe anche integrarsi a questo con l’inserimento di farmaci nella struttura nanoporosa del materiale con il quale è fabbricato lo scaffold. 

L’intero progetto, oltre ad essere altamente innovativo, è fortemente multidisciplinare: il team che collaborerà con Chiara Vitale Brovarone è infatti composto da biologi dell’Istituto Ortopedico Rizzoli e dell’Università Politecnica delle Marche, dove saranno allestite le co-colture cellulari per la sperimentazione in vitro, e da ingegneri dell’Università di Pisa che contribuiranno allo sviluppo di una piattaforma dedicata per la micro e nano fabbricazione degli scaffold intelligenti.