Tratament inovator pentru fracturile vertebrale osteoporotice bazat pe sferoizi din celule stem derivate din țesut adipos

Un grup de cercetători japonezi de la Universitatea Osaka a publicat în octombrie 2025 în Bone & Joint Research un studiu preclinic care propune o nouă abordare de regenerare osoasă pentru fracturile vertebrale osteoporotice, folosind sferoizi din celule stem derivate din țesut adipos (ADSCs) combinate cu β-trifosfat tricalcic (β-TCP) ca suport structural.
Scopul cercetării a fost de a evalua eficiența acestei combinații în regenerarea vertebrală într-un model de fractură osteoporotică la șobolan, comparativ cu tratamentele actuale limitate de eșecul implanturilor și regenerarea osoasă insuficientă.

Context

Fracturile vertebrale osteoporotice (OVF) reprezintă cea mai frecventă formă de fracturi de fragilitate la vârstnici și sunt asociate cu durere cronică, deformare vertebrală și reducerea calității vieții. În cazurile refractare la tratament conservator, se impune adesea intervenția chirurgicală, însă procedurile actuale sunt complicate de pierdere a corecției, pseudartroză sau eșec al implanturilor.

În ultimele decenii, terapia regenerativă bazată pe celule stem a devenit o direcție promițătoare pentru refacerea țesutului osos.
Deși celulele stem mezenchimale din măduva osoasă (BMSCs) au fost mult studiate, ele sunt dificil de obținut la pacienții osteoporotici, din cauza densității osoase scăzute și a potențialului proliferativ redus. În schimb, celulele stem derivate din țesut adipos (ADSCs) sunt ușor accesibile prin proceduri minim invazive și prezintă o capacitate de proliferare și diferențiere osteogenică mai stabilă, chiar și la vârstnici.

O descoperire importantă a fost faptul că formarea de sferoizi tridimensionali din ADSCs sporește comunicarea intercelulară, stimulează secreția de factori de creștere și îmbunătățește supraviețuirea celulară și potențialul de regenerare tisulară. Totuși, eficiența ADSC-urilor pre-diferențiate în sferoizi osteogenici nu fusese până acum demonstrată într-un model de fractură vertebrală osteoporotică.

Despre studiul actual

Cercetătorii au folosit 33 de șobolani femele Sprague-Dawley, la care au indus osteoporoză post-ovariectomie. După 12 săptămâni, au creat defecte osoase în corpurile vertebrale L4 și L5 și au aplicat trei tipuri de tratamente:

• Sferoizi ADSC osteogenici + β-TCP

• Sferoizi ADSC nediferențiați + β-TCP

• Control (β-TCP fără celule)

Celulele stem au fost recoltate din țesut adipos subcutanat, marcate fluorescent (GFP) pentru urmărire și cultivate în mediu osteogenic timp de șapte zile, apoi transformate în sferoizi de aproximativ 5 × 10³ celule fiecare.

După implantarea a 40 de sferoizi (≈2 × 10⁵ celule) în fiecare defect, animalele au fost evaluate la 4 și 8 săptămâni prin:

• micro-CT (analiza volumului osos și scorului de fuziune),

• teste biomecanice (rezistența vertebrală la compresie),

• analize histologice și imunohistochimice (IHC),

• analize de expresie genică (qRT-PCR),

• teste de apoptoză (Caspase-Glo 3/7).

Pentru cuantificarea regenerării osoase, autorii au dezvoltat un scor de fuziune vertebrală bazat pe imagini CT axiale și sagitale, cu validare prin coeficient de corelație intraclasică (ICC ≥ 0,75), confirmând fiabilitatea metodei.

Rezultate

Confirmarea modelului osteoporotic

Densitatea minerală osoasă (BMD) a fost cu peste 2,5 deviații standard sub media grupului martor (p < 0,001), confirmând inducerea osteoporozei.

Analiza micro-CT și scorul de fuziune

La 4 și 8 săptămâni, grupul cu sferoizi osteogenici a prezentat:

• o creștere semnificativă a volumului osos comparativ cu celelalte grupuri (p < 0,01),

• cel mai mare scor de fuziune vertebrală, indicând integrarea completă între osul nativ și β-TCP.

Rezistența biomecanică

Testele de compresie au arătat o rezistență maximă semnificativ mai mare a vertebrelor tratate cu sferoizi osteogenici comparativ cu grupul control, ceea ce reflectă o consolidare mecanică superioară a fracturii.

Analiza histologică

Colorațiile HE și Masson trichrom au arătat o formare extinsă de os nou și înlocuirea progresivă a β-TCP cu țesut osos matur. În grupul control, defectul era dominat de țesut fibros.

Celulele de pe suprafața osului nou format aveau morfologie de osteoblaști, mai numeroși în grupul osteogenic, indicând activitate osteoformatoare intensă.

Imunohistochimie

S-au observat expresii puternice ale markerilor:

• Fosfatază alcalină (ALP) – activitate osteoblastică precoce,

• Factor de creștere similar insulinei (IGF-1) – stimularea proliferării osteoblastice,

• Osteocalcin (OCN) – marker al maturării osteocitelor.

Celulele GFP pozitive au fost detectate în jurul grefei, confirmând supraviețuirea și integrarea ADSC-urilor transplantate.

Apoptoză și expresie genică in vitro

Sferoizii osteogenici au prezentat:

• o reducere semnificativă a apoptozei la 12, 24 și 48 ore (p < 0,01),

• o expresie crescută a genelor osteogenice și regenerative, inclusiv:

  • Runx2, ALP, OCN – markeri osteoblastici direcți,

  • BMP-7, IGF-1, HGF-1, Oct4 – factori implicați în regenerare și menținerea viabilității celulare.

Aceste date confirmă un dublu mecanism de acțiune:

• Diferențiere directă a ADSC-urilor osteogenice în osteoblaști și osteocite,

• Efect paracrin prin secreția de factori de creștere care stimulează osteogeneza endogenă.

Discuție

Rezultatele demonstrează că sferoizii ADSC osteogenici reprezintă o platformă eficientă de terapie regenerativă pentru fracturile vertebrale osteoporotice.
Aceștia oferă o viabilitate celulară ridicată, o expresie crescută a markerilor osteogenici și o integrare superioară cu materialele biocompatibile β-TCP, ducând la o regenerare accelerată a osului vertebral.

Mecanismul propus presupune o contribuție duală:

• directă, prin diferențierea ADSC-urilor în celule osoase,

• indirectă, prin secreția de BMP-7, IGF-1 și HGF-1, ce stimulează osteoblastele endogene și angiogeneza locală.

În plus, supraviețuirea prelungită a ADSC-urilor și suprimarea apoptozei în mediul osteoporotic amplifică procesul de vindecare, reducând riscul de pseudartroză.

Autorii notează totuși câteva limitări:

• modelul de șobolan nu reproduce complet biomecanica vertebrală umană;

• nu s-au evaluat efectele pe termen lung și siguranța completă a transplantului;

• lipsa validării proteice pentru expresia genică observată;

• nevoia de studii suplimentare pentru optimizarea dozei și duratei de pre-diferențiere.

Concluzii

Acest studiu preclinic demonstrează că combinarea sferoizilor ADSC osteogenici cu β-TCP:

• accelerează regenerarea osoasă vertebrală,

• îmbunătățește fuziunea osoasă și rezistența mecanică,

• reduce apoptoza celulară și stimulează formarea osoasă prin mecanisme paracrine și directe.

Această strategie oferă o nouă direcție terapeutică promițătoare pentru tratamentul fracturilor vertebrale osteoporotice, cu potențial de aplicare clinică după validarea în modele animale de dimensiuni mai mari și evaluări de siguranță pe termen lung.