Ingannare le cellule per combattere l'osteoporosi

Titolo del progetto di ricerca

BOOST – Strategia biomimetica per ri-bilanciare il ciclo osteoblasti-osteoclasti nel trattamento dell’osteoporosi: un approccio guidato dai materiali e dalla topologia della loro architettura

Area scientifica 

Scienza dei materiali, Biomateriali, Bioingegneria, Biologia

Coordinatore

Chiara Vitale-Brovarone

Abstract

L’osteoporosi è una malattia caratterizzata da una progressiva fragilizzazione del tessuto osseo causata da una dinamica sfavorevole tra le cellule attive nel depositare e riassorbire tale tessuto (osteoblasti e osteoclasti). Il progetto BOOST si propone di sviluppare strutture (scaffold) intelligenti per ri-bilanciare il coupling tra osteoblasti e osteoclasti, inducendoli a comportarsi e comunicare tra loro come in un tessuto sano.

Descrizione del progetto di ricerca

La battaglia contro l’osteoporosi percorre attualmente due strade: quella della prevenzione attraverso lo stile di vita e quella farmacologica. Il progetto BOOST si propone di aprire un nuovo fronte di ricerca incentrato sull’interazione tra biomateriali, topografia, fattori di crescita e cellule ossee, prendendo in considerazione scale diverse, fino a quella nanometrica.

Il tessuto osseo non è statico come si potrebbe pensare, ma è il risultato di un equilibrio dinamico tra la deposizione di nuovo tessuto da parte di cellule chiamate osteoblasti e il riassorbimento osseo controllato dagli osteoclasti, in un processo ininterrotto detto rimodellamento osseo. Quando l’attività di questi due tipi cellulari è sbilanciata, come avviene nell’invecchiamento, l’osso diviene più fragile e si instaura l’osteoporosi.

L’idea di BOOST è di ripristinare una corretta dinamica di rimodellamento osseo, per mezzo di una serie di stimoli ingegnerizzati che spaziano dalla chimica alla nanotopografia, passando per il rilascio intelligente di fattori di crescita. I ricercatori coinvolti fabbricheranno uno scaffold artificiale, una sorta di “impalcatura”, attraverso la quale tenteranno di riprodurre le condizioni chimiche, fisiche e meccaniche in cui si svolge la fisiologica dinamica del tessuto osseo. L’idea è di ri-bilanciare la cooperazione tra osteoblasti e osteoclasti attraverso uno scaffold intelligente che, combinando una serie di stimoli ingegnerizzati, induca le cellule a comportarsi di nuovo come se fossero sane.

Grazie all’Ingegneria dei Biomateriali si apre quindi una nuova frontiera per il trattamento di gravi patologie ossee come l’osteoporosi.

Impatto sulla società 

In Europa una persona su 5 (nel caso delle donne una su tre) sarà soggetta a una frattura dovuta a osteoporosi nel corso della sua vita. Questo significa una nuova frattura osteoporotica ogni 3,5 secondi, ed un gravoso onere finanziario sui servizi sanitari di ciascun Paese, costo destinato a crescere a causa dei cambiamenti demografici e dell'aumento dell'aspettativa di vita.

Il progetto BOOST propone un approccio completamente innovativo basato sul ruolo guida dei materiali nello sviluppo di nuovi scaffold intelligenti per il trattamento dell’osteoporosi, con l’obiettivo di creare nuove prospettive per milioni di pazienti affetti da questa patologia invalidante.

Video

Breve cv del coordinatore 

Chiara Vitale Brovarone è attualmente professore associato in Scienza e Tecnologia dei Materiali al Politecnico di Torino, presso il dipartimento DISAT (Scienza Applicata e Tecnologia) e si occupa principalmente di biomateriali.

Si è formata al Politecnico di Torino (Laurea in Ingegneria dei Materiali nel 1997 e Dottorato in Ingegneria dei Materiali nel 2001), con soggiorni presso gruppi di ricerca all’estero all’Ecole de Chimie di Montpellier in Francia e al Lawrence Berkeley National Laboratory in California, USA. E’ coautrice di 115 lavori pubblicati su riviste internazionali (oltre 1800 citazioni, h-index 25). E’ stata coordinatrice di due progetti Europei (BIORESS e MATCh) e Team Leader del Progetto Europeo RESTORATION. Attualmente è la coordinatrice del progetto H2020-MOZART.

Gruppo di lavoro

Al Politecnico di Torino:

Sonia Fiorilli, Paola Palmero, Giorgia Novajra, Alessandra Bari, Giulia Molino, Carlotta Pontremoli, Davide Janner, Giorgia Montalbano

Collaborazioni esterne:

Giovanni Vozzi, Università di Pisa
Monica Mattioli Belmonte Cima, Università Politecnica delle Marche
Gabriela Ciapetti, Istituto Ortopedico Rizzoli

  BOOST project has received funding from the European Research Council (ERC) under the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme  grant agreement No 648008

  • Budget: 1.977.500
  • Data inizio: 01/05/2016
  • Data fine: 30/04/2021
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