Come far crescere un osso - Nina Tandon

Lezione completa: http://ed.ted.com/lessons/how-to-grow-a-bone-nina-tandon

Si può far crescere un osso umano fuori dal corpo? La risposta potrebbe presto diventare sì. Nina Tandon esplora questa possibilità esaminando come le ossa crescano naturalmente all'interno del corpo e ci spiega come gli scienziati sperano di riprodurre questo processo in laboratorio.

Lezione di Nina Tandon, animazione di Giant Animation Studios.

Si può far crescere un osso umano
fuori dal corpo?

La risposta potrebbe presto diventare sì.

Ma prima di capire
come questo sia possibile,

diamo un'occhiata alla naturale formazione
delle ossa nel nostro corpo.

La maggior parte delle ossa
si sviluppa nel feto

come cartilagine morbida e flessibile.

Le cellule delle ossa
rimpiazzano la cartilagine

con uno reticolo minerale e spugnoso,
fatto di elementi

come il calcio e il fosfato.

Questo reticolo si indurisce
grazie agli osteoblasti,

cellule specializzate
nella formazione delle ossa,

che depositano i minerali
che rafforzano le ossa.

Mentre il reticolo
non è fatto di cellule viventi,

la rete di vasi sanguigni,
nervi e altri tessuti vivi,

cresce tramite canali e passaggi speciali.

Durante tutto lo sviluppo,
le legioni di osteoblasti

rafforzano lo scheletro
che protegge gli organi,

permette di muoverci,
produce le cellule ematiche e altro.

Questo processo iniziale non basta però

a rendere le ossa
abbastanza forti e funzionali.

Se si prende un osso
a questo punto della formazione,

vi si attaccano dei muscoli

e lo si usa per sollevare
carichi pesanti,

l'osso si spezzerebbe
a causa dello sforzo.

Questo non succede
al nostro corpo

perché le nostre cellule
rafforzano e ricostruiscono l'osso

ovunque venga usato.

Questo principio è chiamato
legge di Wolff.

Tuttavia, il materiale osseo
è una risorsa limitata

e ossa nuove e rinforzate
possono essere formate solo

quando c'è abbastanza materiale.

Per fortuna, gli osteoblasti,
i costruttori,

vengono aiutati dagli osteoclasti,
i riciclatori.

Gli osteoclasti spezzano
il reticolo minerale

non utilizzato usando acidi ed enzimi,

così da permettere agli osteoblasti
di aggiungere altro materiale.

Una delle principali ragioni per cui
gli astronauti in orbita

devono fare costantemente esercizio

è la mancanza di sforzo
in caduta libera.

Come previsto
dalla legge di Wolff,

gli osteoclasti sono più attivi
degli osteoblasti

portando così ad una perdita
di massa e forza ossea.

Quando un osso si rompe,
il corpo è in grado

di ricostruirlo come se nulla fosse.

In certi casi,
come la rimozione di un tumore,

gli incidenti traumatici
e i difetti genetici

viene superata
la capacità del corpo di ripararsi.

Storicamente si è optato
per riempire i buchi nelle ossa

con metallo, ossa di animali
o ossa di donatori umani,

ma causavano infezioni
e venivano rigettati

dal sistema immunitario,
non essendo in grado

di svolgere le normali funzioni
di un osso sano.

Una soluzione ideale sarebbe
creare un osso dalle cellule del paziente

che sia anche su misura
per la forma del buco nell'osso.

Ed è proprio quello su cui
gli scienziati stanno lavorando.

Ecco come funziona:

Prima i dottori estraggono
le cellule staminali

dal tessuto adiposo del paziente
e fanno una TAC, per determinare

le dimensione esatte
del pezzo di osso mancante.

Poi fanno un modello esatto
del buco nell'osso

con una stampante 3D o scolpendo
ossa decellularizzate di mucca.

Queste sono ossa
che non contengono più cellule,

e dove è rimasto solo
il reticolo minerale simil-spugnoso.

Dopo aggiungono
le cellule del paziente al reticolo

e lo posizionano in un bioreattore,

un dispositivo che simula le condizioni
all'interno del corpo.

Temperatura, umidità,
acidità e composizione nutritiva,

tutto deve essere perfetto
perché le cellule staminali

si differenzino
in osteoblasti e altre cellule,

colonizzando il reticolo minerale
e rimodellandolo

con tessuto vivente.

Ci siamo dimenticati una cosa però.

Vi ricordate la legge di Wolff?

Un osso artificiale deve essere
sottoposto a sforzi reali,

se no diventa
troppo debole e si sgretola;

così il bioreattore pompa continuamente
fluidi attorno all'osso

e la pressione spinge gli osteoblasti
ad aumentare la densità ossea.

Mettiamo tutto insieme
e entro tre settimane,

un nuovo osso sarà pronto
per essere trapiantato.

Mentre è in dubbio
che questo metodo sia applicabile

al corpo umano, ossa artificiali
sono già state trapiantate

su maiali e altri animali.

I test sulle persone
cominceranno però già dal 2016.