L’oggetto della presente invenzione consiste in uno scaffold polimerico in grado di mediare la rigenerazione cardiaca. Inoltre, grazie all’azione di agenti cardioprotettivi che possono essere caricati sulla biomatrice, è capace di proteggere contestualmente dai danni di riperfusione. Il dispositivo prende il nome di IMPAVID (Intelligent Microfabricated PAtches able to recruit stem cells and control reperfusion injury process for in VIvo myocarDial implantation).
Stato del brevetto
CONCESSO
Numero di priorità
TO2013A000014
Data di priorità
09/01/2013
Licenza
Europa
Mercato
Attualmente ci sono più di 100 aziende attive nello sviluppo di prodotti di Tissue Engineering nel settore cardiovascolare. Il 73% delle aziende sta sviluppando prodotti di Terapia Cellulare mentre solo l’11% è attivo nel segmento dello sviluppo di scaffold. Dal punto di vista applicativo, il 62% è dedicato al settore del Coronary Artery Disease (restenosis) ed il 34% al segmento dell’Insufficienza Cardiaca. Per il 70% si tratta di aziende Americane. Solamente 6 sono Europee (1 belga, 2 tedesche, 1 svizzera e 2 del Regno Unito). Dei prodotti sviluppati, la stragrande maggioranza è in fase pre-clinica. TAM – 18 milioni/anno (numero attacchi cardiaci a livello globale) SAM – 1,5 milioni/anno (numero pazienti con attacco cardiaco che va incontro a chirurgia con bypass, il potenziale target della nostra terapia) SOM – 150.000/anno( pazienti che potrebbero ricevere IMPAVID nelle prime fasi di commercializzazione)
Problema
L’infarto del miocardio è la principale causa di morte in tutto il mondo. Ogni anno si presentano più di 18 MIO di pazienti con attacco cardiaco, di cui circa 10% sottoposti ad intervento chirurgico.
La terapia attuale si basa su farmaci, procedure di bypass aorto-coronarico e angioplastica; tuttavia, nessuna di queste terapie ripristina la funzionalità del miocardio leso. Inoltre, circa il 50% del danno al miocardio dopo infarto è, paradossalmente, dovuto alla riossigenazione (danno da riperfusione).
Dunque, ad oggi, nessuno di questi pazienti è trattato con tecniche di medicina rigenerativa che prevedano l’utilizzo di scaffold e la stimolazione di cellule autologhe in situ, ma il continuo progresso nelle conoscenze e nelle tecniche di Ingegneria dei Tessuti, unitamente alle enormi dimensioni del mercato potenziale, fanno ritenere che nei prossimi 5-10 anni questa tecnologia potrebbe subire una svolta straordinaria.
Si valuta infatti che, nell’anno 2017, i pazienti candidati al trattamento chirurgico che avrebbero potuto beneficiare di un patch per la protezione e rigenerazione del miocardio siano stati oltre 200.000 solamente in Europa (Health at a glance. Europe 2018. European Commission). A livello globale, si possono stimare ogni anno oltre 1,5 MIO di pazienti potenziali target di questa tecnologia nei paesi con sufficiente capacità di acquisto (Heart Disease and Stroke Statistics-2020 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation 2020;141:e139-e596).
Limiti attuali tecnologie / Soluzioni
Gli attuali competitors di IMPAVID non offrono una duplice azione, ma agiscono singolarmente o sulla RIGENERAZIONE (1 e 2) o sulla PROTEZIONE dai danni da riperfusione (3):
1) TERAPIE CELLULARI: richiedono un approccio in vitro che necessitano di una lunga fase di coltura delle cellule e utilizzano cellule staminali adulte autologhe oppure allogeniche, con i rischi potenzialmente collegati di rigetto.
2) PATCH CARDIACI: i materiali attualmente disponibili (ePTFE o Dacron) offrono solo una capacità di supporto meccanico, ma non sono biologicamente attivi. Gli scaffold di provenienza animale, completamente biologici, soffrono di alcune importanti limitazioni:
- scarsa robustezza meccanica potenziale immunogenicità,
- tendenza alle calcificazioni,
- possibilità di contaminazione da residui
3) DANNI DA RIPERFUSIONE: al momento non ci sono procedure approvate per l’uso clinico. Il limite principale è degli attuali approcci per il danno da riperfusione è il tipo di somministrazione in bolo del cardioprotettivo, che provoca:
• insufficiente biodisponibilità nel sito ischemico
• importanti effetti collaterali a livello sistemico.
Killer Application
Le applicazioni della tecnologia di IMPAVID sono molteplici:
- impalcatura intelligente per la riparazione dei tessuti dopo l'infarto del miocardio
- sistema di somministrazione di farmaci cardioprotettivi localizzati
- nuova terapia per la rigenerazione del tessuto cardiaco
- nanotecnologie per il controllo in situ delle cellule endogene e della nicchia delle cellule staminali
Queste caratteristiche rendono il patch un prodotto di potenziale successo costruito grazie ad una specifica tecnologia, unica sul mercato e con potenzialità di superare i limiti delle tecnologie concorrenti.
Tecnologia e nostra soluzione
La tecnologia alla base dell’innovazione prevede la costituzione di scaffold polimerici bioartificiali microfabbricati che imitano la struttura anisotropa e le proprietà meccaniche del miocardio. Questi costrutti, essendo biocompatibili, sono in grado di dialogare, a livello molecolare, sia con cellule staminali mesenchimali che con progenitori cardiaci e cellule cardiache non miocitarie in modo preciso e controllato, tale da riprodurre le interazioni naturali esistenti tra cellule e matrice extracellulare (ECM) nativa rivelandosi dunque anche cardio-induttive. Inoltre è stato dimostrato un importante effetto cardioprotettivo indispensabile a limitare il danno da riperfusione.
I biomateriali con cui è costituito il prodotto e i loro prodotti di degradazione non risultano tossici, e le loro cinetiche di degradazione sono in linea con la velocità del tessuto di nuova formazione. Sono facilmente impiantabili in vivo e completamente assorbiti entro 3 mesi.
Il nostro progetto nel complesso quindi mira a far fronte alle esigenze tecnologiche nel campo cardiovascolare proprio tramite l'implementazione di nuovi materiali bioartificiali funzionalizzati al fine di ottenere un prodotto terapeutico (patch cardiaco) dotato di duplice azione:
- la rigenerazione cardiaca
- la protezione dai danni da riperfusione.
Vantaggi
IMPAVID è un esempio di evoluzione sia nelle tecniche di procedura medica che nella ricerca biomedica. In quest’ottica il biomateriale non è più solo legato alla costruzione del dispositivo medico o di tessuti artificiali per trapianti, ma utilizzato per la crescita di tessuti a partire da cellule dello stesso paziente.
IMPAVID è somministrato localmente, garantendo quindi alta biodisponibilità e limitati effetti collaterali.
Inoltre l'assenza di una fase di coltura in vitro, indispensabile invece per le terapie cellulari, è altamente vantaggiosa per i seguenti motivi:
- immediata applicabilità del dispositivo senza ritardi dovuti alla coltura cellulare (l'unica possibilità di affrontare il danno in fase acuta)
- uso di materiali indipendenti dall'individualità di ogni paziente
- maggiore trasportabilità e stoccaggio del prodotto
- completa fattibilità all'interno degli impianti industriali.
IMPAVID si è dimostrato capace, una volta impiantato, a differenza di patch attualmente in commercio, non solo di offrire una grande capacità di supporto strutturale dovuta alla robustezza del biomateriale, ma anche di indurre contemporaneamente la protezione dai danni da riperfusione e la proliferazione cellulare.
Roadmap
Nell’ottica di una produzione/funzionalizzazione con scala, prestazioni, qualità e potenzialità conformi ai requisiti normativi applicabili per dispositivi medici abbiamo ipotizzato 3 step da seguire:
1) Preparazione e caratterizzazione del prototipo industriale di patch cardiaco: in questa fase porremo grande attenzione alla valutazione dei requisiti applicabili al prototipo e agli attributi di progettazione in modo che possano aderire alle norme ISO. Saranno condotte analisi approfondite sulla proprietà dei materiali, sulla biocompatibilità e l’efficienza dei processi produttivi in modo da mettere a punto un sistema di gestione della qualità.
Contemporaneamente ci saranno analisi atte alla valutazione delle fasi di produzione del prototipo di laboratorio: dalla progettazione fino alla sterilizzazione del materiale. (probabile durata n.6 mesi)
2) Produzione del patch cardiaco finale per gli impianti: questo periodo sarà dedicato alla realizzazione del prodotto su scala industriale. (probabile durata n.6 mesi)
3) Validazione GLP precliniche nel modello di grande animale: questa fase sarà caratterizzata dalla realizzazione di un protocollo rispettoso delle normative e applicabile per test preclinici su grandi animali. (probabile durata n.12 mesi)
Superati questi step si passerà alla seconda fase di evoluzione tecnologica:
Chiederemo infatti l’ottenimento del Marchio CE al fine di sviluppare un nuovo protocollo
TRL
Il team
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