Endothelial cells-pericytes crosstalk enhances revascularisation for intestinal tissue engineering

Tissue engineering (TE) combines physical sciences, engineering and life science with the aim of creating a functional construct that maintains, improves and restores damaged tissue or whole organs. One of the main issue of whole organ TE is the lack of a fast vessels regeneration that leads to graft survival and regeneration. Decellularised scaffolds have the advantage of a preserved vascolar systems and of the Extra cellular matrix conservation.This project concentrates on the re-endothelisation analysis using a rat small bowel decellularized tract as in vitro platform for the evaluation of a co-culture of endothelial cells (HUVECs) and pericytes (Mabs), the colture was performed into a custumised bioreactor to perfuse the vessels. This project expands the still narrow knowledge of long-terms evaluation of perivascular sustenance. Further in vitro analyses were performed on plastic and on 3D substrate to study the cross-talk mechanism and angiogenesi.All these studies strengthen the necessity of a perivascular support to reach a functional engineering vessels system. In particular, Mabs proved to promote the regeneration of a stable, organised and long-lasting endothelium both in plastic and into a tissue specific matrix such as a decellularized intestinal scaffold. Next works forecast the scaling-up in bigger model of re-vascularization procedure into more complex and highly vascularized organs; for the intestinal TE, the connection between vascular and epithelium structure needs to be performed. TE is moving toward the whole organ reconstruction, the increased knowledge behind the vessels recreation is an essential and encouraging step toward this incredible medical and engineering goal.

Nonostante il miglioramento delle tecnologie e l’incremento del numero di donatori, il divario tra domanda e richiesta nell’ambito dei trapianti d’organo è in continuo aumento. In questo ambito, la medicina rigenerativa sta emergendo come una valida alternativa per tentare di ridurre questo divario e, in particolare, l’ingegneria tissutale si sta recentemente concentrando sullo sviluppo di interi organi ingegnerizzati per far fronte alla numerosa richiesta.Uno dei maggiori limiti dell’ingegneria tissutale rimane la mancanza di una adeguata vascolarizzazione che permetta la sopravvivenza e rigenerazione dell`impianto una volta impiantato in vivo; per questo motivo, molte ricerche si sono concentrate sul processo di angiogenesi e rigenerazione di vasi. Fino ad oggi la decellularizzazione sembrerebbe essere una tecnica efficace che permetta la creazione di scaffold non immunogenici, altamente disponibili e con un albero vascolare completamente preservato. L’obiettivo di questo progetto è la riendotelizzazione di un intero albero vascolare di scaffold decellularizzato di ratto. Questo tratto di intestino tenue e` stato usato come piattaforma di studio per la valutazione di una cocultura di cellule endoteliali (HUVECs) e Mesoangioblasti (Mabs). Sono state dunque eseguite analisi in vitro sia su plastica che successivamente su un substrato tridimensionale per analizzare il meccanismo di cross-talk e di angiogenesi di questa specifica cocultura; l’effetto della cellula pericitaria è stato valutato attraverso lo studio del differenziamento cellulare. Successivamente, la cocoltura e` stata seminata nel substrato tessuto specifico per valutare la capacità rigenerativa e la possibile influenza di fattori e biomolecole presenti nel tessuto. Attraverso l’utilizzo di un bioreattore disegnato appositamente è stato possibile applicare una perfusione continua tramite il sistema vascolare. Tutti queste analisi hanno rafforzato l`ipotesi della necessita` di un supporto perivascolare per raggiungere la corretta funzionalita` di un vaso ingegnerizzato. In particolare, i mesoangioblasti promuovono la formazione di un sistema vascolare maturo, organizzato e duraturo sia in colture in piastra sia su uno scaffold tessuto-specifco come la matrice decellularizzata intestinale. Sviluppi futuri possono prevedere il passaggio a altri modelli di organi altamente vascolarizzati; mentre per una completa rigenerazione intestinale, sara` necessario studiare il rapporto tra vascolatura e epitelio. L`ingegneria tissutale si sta muovendo velocemente verso l`obbiettivo di ricostruzione di un intero organo; la creazione di vasi ingegnerizzati rappresenta un passo cruciale verso il raggiungimento di questo traguardo.