How to grow a bone - Nina Tandon

Come far crescere un osso - Nina Tandon

Traduttore: Anna Cristiana Minoli Revisore: Anna Ruggiero

Can you grow a human bone outside the human body?

Si può far crescere un osso umano fuori dal corpo?

La risposta potrebbe presto diventare sì.

The answer may soon be yes,

but before we can understand how that's possible,

Ma prima di capire come questo sia possibile,

we need to look at how bones grow naturally inside the body.

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

Most bones start in a growing fetus as a soft, flexible cartilage.

La maggior parte delle ossa si sviluppa nel feto

come cartilagine morbida e flessibile.

Bone-forming cells replace the cartilage with a spongy mineral lattice

Le cellule delle ossa rimpiazzano la cartilagine

con uno reticolo minerale e spugnoso, fatto di elementi

made of elements like calcium and phosphate.

come il calcio e il fosfato.

This lattice gets harder, as osteoblasts,

Questo reticolo si indurisce grazie agli osteoblasti,

which are specialized bone-forming cells,

cellule specializzate nella formazione delle ossa,

deposit more mineral, giving bones their strength.

che depositano i minerali che rafforzano le ossa.

While the lattice itself is not made of living cells,

Mentre il reticolo non è fatto di cellule viventi,

networks of blood vessels, nerves and other living tissues

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

grow through special channels and passages.

cresce tramite canali e passaggi speciali.

And over the course of development,

Durante tutto lo sviluppo, le legioni di osteoblasti

a legion of osteoblasts reinforce the skeleton

rafforzano lo scheletro che protegge gli organi,

that protects our organs, allows us to move,

produces blood cells and more.

permette di muoverci, produce le cellule ematiche e altro.

But this initial building process alone

Questo processo iniziale non basta però

is not enough to make bones strong and functional.

a rendere le ossa abbastanza forti e funzionali.

If you took a bone built this way,

Se si prende un osso a questo punto della formazione,

attached muscles to it,

vi si attaccano dei muscoli

and tried to use it to lift a heavy weight,

e lo si usa per sollevare carichi pesanti,

the bone would probably snap under the strain.

l'osso si spezzerebbe a causa dello sforzo.

This doesn't usually happen to us

Questo non succede al nostro corpo

because our cells are constantly reinforcing

perché le nostre cellule rafforzano e ricostruiscono l'osso

and building bone wherever they're used,

ovunque venga usato.

a principle we refer to as Wolff's Law.

Questo principio è chiamato legge di Wolff.

However, bone materials are a limited resource

Tuttavia, il materiale osseo è una risorsa limitata

and this new, reinforcing bone

e ossa nuove e rinforzate possono essere formate solo

can be formed only if there is enough material present.

quando c'è abbastanza materiale.

Fortunately, osteoblasts, the builders,

Per fortuna, gli osteoblasti, i costruttori,

have a counterpart called osteoclasts, the recyclers.

vengono aiutati dagli osteoclasti, i riciclatori.

Osteoclasts break down the unneeded mineral lattice using acids and enzymes

Gli osteoclasti spezzano il reticolo minerale

non utilizzato usando acidi ed enzimi,

so that osteoblasts can then add more material.

così da permettere agli osteoblasti di aggiungere altro materiale.

One of the main reasons astronauts must exercise constantly in orbit

Una delle principali ragioni per cui gli astronauti in orbita

is due to the lack of skeletal strain in free fall.

devono fare costantemente esercizio

è la mancanza di sforzo in caduta libera.

As projected by Wolff's Law,

Come previsto dalla legge di Wolff,

that makes osteoclasts more active than osteoblasts,

gli osteoclasti sono più attivi degli osteoblasti

resulting in a loss of bone mass and strength.

portando così ad una perdita di massa e forza ossea.

When bones do break, your body has an amazing ability

Quando un osso si rompe, il corpo è in grado

di ricostruirlo come se nulla fosse.

to reconstruct the injured bone as if the break had never happened.

Certain situations, like cancer removal,

In certi casi, come la rimozione di un tumore,

traumatic accidents,

gli incidenti traumatici e i difetti genetici

and genetic defects exceed the body's natural ability for repair.

viene superata la capacità del corpo di ripararsi.

Storicamente si è optato per riempire i buchi nelle ossa

Historical solutions have included filling in the resulting holes with metal,

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

animal bones,

or pieces of bone from human donors,

but none of these are optimal as they can cause infections

ma causavano infezioni e venivano rigettati

or be rejected by the immune system,

dal sistema immunitario, non essendo in grado

and they can't carry out most of the functions of healthy bones.

di svolgere le normali funzioni di un osso sano.

An ideal solution would be to grow a bone made from the patient's own cells

Una soluzione ideale sarebbe creare un osso dalle cellule del paziente

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

that's customized to the exact shape of the hole,

and that's exactly what scientists are currently trying to do.

Ed è proprio quello su cui gli scienziati stanno lavorando.

Here's how it works.

Ecco come funziona:

First, doctors extract stem cells from a patient's fat tissue

Prima i dottori estraggono le cellule staminali

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

and take CT scans to determine the exact dimensions of the missing bone.

le dimensione esatte del pezzo di osso mancante.

They then model the exact shape of the hole,

Poi fanno un modello esatto del buco nell'osso

either with 3D printers,

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

or by carving decellularized cow bones.

Those are the bones where all of the cells have been stripped away,

Queste sono ossa che non contengono più cellule,

leaving only the sponge-like mineral lattice.

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

They then add the patient's stem cells to this lattice

Dopo aggiungono le cellule del paziente al reticolo

and place it in a bioreactor,

e lo posizionano in un bioreattore,

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

a device that will simulate all of the conditions found inside the body.

Temperature, humidity, acidity and nutrient composition

Temperatura, umidità, acidità e composizione nutritiva,

all need to be just right for the stem cells to differentiate

tutto deve essere perfetto perché le cellule staminali

si differenzino in osteoblasti e altre cellule,

into osteoblasts and other cells,

colonize the mineral lattice,

colonizzando il reticolo minerale e rimodellandolo

and remodel it with living tissue.

con tessuto vivente.

But there's one thing missing.

Ci siamo dimenticati una cosa però.

Remember Wolff's Law?

Vi ricordate la legge di Wolff?

An artificial bone needs to experience real stress,

Un osso artificiale deve essere sottoposto a sforzi reali,

or else it will come out weak and brittle,

se no diventa troppo debole e si sgretola;

so the bioreactor constantly pumps fluids around the bone,

così il bioreattore pompa continuamente fluidi attorno all'osso

and the pressure tells the osteoblasts to add bone density.

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

Put all of this together, and within three weeks,

Mettiamo tutto insieme e entro tre settimane,

the now living bone is ready to come out of the bioreactor

un nuovo osso sarà pronto per essere trapiantato.

and to be implanted into the patient's body.

Mentre è in dubbio che questo metodo sia applicabile

While it isn't yet certain that this method will work for humans,

al corpo umano, ossa artificiali sono già state trapiantate

lab grown bones have already been successfully implanted in pigs

su maiali e altri animali.

and other animals,

and human trials may begin as early as 2016.

I test sulle persone cominceranno però già dal 2016.