Ricostruzione in vitro di 'SOFT AND HARD TISSUE' a partire da cellule staminali adulte: tecniche di ingegneria dei tessuti ed analisi di citogenetica molecolare

The aim of this study was the in vitro reconstruction of "soft and hard tissue". Adult Stem Cells were seeded onto three-dimensional scaffolds with appropriate differentiation factors. In particular, the following constructs were prepared: (a) hyaluronic acid or fibrin scaffolds seeded with Skin Precursors Cells (SKPs) and Adipose Derived Stem Cells (ADSCs) for the regeneration of nervous tissue; (b) hydroxyapatite scaffold seeded with ADSCs to regenerate a vascularized bone tissue substitute; (c) hyaluronic acid biomaterial seeded with Dental Pulp Stem Cells (DPSCs) to generate a dental pulp-like tissue. First of all, the differentiation of stem cells was assessed in monolayer cultures by means of immunofluorescence analysis. Subsequently, the same differentiation conditions were applied on three-dimensional cultures. Proliferation test, scanning electron microscopy morphological analysis and gene expression analysis by Real Time PCR were performed at different time points. Furthermore, the genetic stability of the differentiated cells was verified by means of karyotype and CGH array analysis. The overall data showed: (a) the neuronal and glial commitment of SKPs and ADSCs on hyaluronic acid and fibrin scaffolds and the chromosomal stability of these three-dimensional cultures. (b) The concurrent osteogenic and endothelial commitment of ADSCs on hydroxyapatite scaffold and the in vitro generation of a tissue-engineered bone graft with a great osteointegration potential. (c) The concurrent glial, neuronal, and endothelial commitment of DPSCs onto non-woven hyaluronic acid scaffold, defining a possible model to restore the nervous and vascular components of the dental pulp tissue.

In questo lavoro sono stati ricostruiti in vitro 'soft and hard tissue' seminando Cellule Staminali Adulte su supporti tridimensionali in presenza di opportuni fattori differenziativi. In particolare, sono stati preparati i seguenti costrutti: (a) tessuto nervoso a partire da cellule staminali di pelle (SKP) e tessuto adiposo (ADSC) seminate su un supporto a base di acido ialuronico o fibrina; (b) tessuto osseo vascolarizzato utilizzando ADSC seminate su scaffold a base di idrossiapatite e (c) tessuto simil-dentale associando le cellule staminali della polpa dentale (DPSC) a un biomateriale a base di acido ialuronico. Lo studio ha previsto una fase preliminare in monostrato, in cui il differenziamento delle cellule staminali è stato valutato mediante analisi di immunofluorescenza. Stabilita la plasticità  delle cellule staminali ai fattori differenziativi, sono stati effettuati gli esperimenti nelle tre dimensioni. A diversi tempi, i costrutti sono stati sottoposti a test di proliferazione, ad analisi morfologica mediante microscopia elettronica a scansione e ad analisi dell'espressione genica mediante Real Time PCR. Inoltre sono state condotte analisi di citogenetica mediante cariotipo e CGH array per verificare la stabilità  genetica delle cellule durante il differenziamento. I dati raccolti hanno mostrato: (a) il differenziamento neuronale e gliale delle SKP e delle ADSC su supporti a base di acido ialuronico e fibrina mediante un processo che non altera l’assetto cromosomico delle cellule differenziate. (b) Il co-differenziamento osteogenico ed endoteliale delle ADSC su supporti a base di idrossiapatite e la generazione in vitro di un sostituto osseo bioingegnerizzato privo di alterazioni geniche e dalla promettente osteointegrazione. (c) Un possibile modello per la rigenerazione della polpa dentale che associa le DPSC a un supporto tridimensionale a base di acido ialuronico sottoforma di tessuto non tessuto, dove il co-differenziamento gliale, neuronale ed endoteliale delle DPSC favorisce la rigenerazione della componente nervosa e vascolare del tessuto pulpare.