CELLULE STAMINALI
GENETICA

 

Le cellule staminali: cosa sono?

Le cellule staminali embrionali e adulte

Cellule staminali: la cura per le malattie neurologiche

Le staminali curano la malattia di Parkinson?

Le fonti di cellule staminali per il Parkinson

Taluni limiti all’utilizzo di cellule staminali nel Parkinson
Una scoperta rivoluzionaria: da cellule della pelle a cellule nervose dopaminergi-che da trapiantare

Ricercatori italiani scoprono meccanismo per riprogrammare le cellule
Terapia staminale più lontana
Cellule staminali ricavate dalla pelle
Nuove regole, vecchie polemiche sull'uso degli embrioni congelati.
    L'Italia sul fronte del "no"
Una scelta che vuole essere etica
Staminali al top
Cervello
Staminali: da cellule adulte dell'utero utilizzate per altri organi
Cellule staminali su misura
Scoperto un gene coinvolto nel Parkinson non familiare
Staminali a volontà
Così le staminali del cervello lottano contro la morte
Stato attuale degli studi sulle cellule staminali neurali
Trapianto di cellule staminali
Staminali ripulite dal gene malato
Staminali e genetica: cureremo l'impossibile
 

LE CELLULE STAMINALI: COSA SONO?

Le cellule si suddividono in cellule differenziate (“mature”) e in cellule non ancora differenziate (“stami-nali”).
Le cellule staminali sono in grado di replicarsi illimitatamente e di formare i diversi tipi di cellule (differen-ziazione cellulare).
Le cellule sono caratterizzate da un processo di progressivo differenzia-mento durante il quale si specializ-zano “acquistando o esaltando la capacità di compiere una funzione specifica”.
“Le cellule differenziate conservano lo stesso genoma della cellula iniziale”, solo che “restringono le potenzialità del loro patrimonio genetico per svolgere la funzione specifica”.
All’origine di tutto vi è una cellula, l’embrione monozigote, che è totipotente, “cioè in grado di dare origine a tutte le cellule dell’organismo e contiene tutte le informazioni genetiche che ogni cellula poi utilizzerà”.
Dalla totipotenza iniziale si passa, con il tempo, ad un restringimento della potenzialità: le cellule embrionali verso il 14° giorno sono definibili non più come totipotenti, ma come multipotenti. Continuando il processo di differenziazione e di specializzazione le cellule divengono pluripotenti, negli stadi successivi dell’embrione, del feto e del nato, ed infine unipotenti, o tessutospecifiche, quando sono ormai specializzate in una sola direzione.
Le cellule staminali, quindi, sono “quelle cellule che sono all’origine di tutte le cellule differenziate e specifiche di un organismo adulto.
Le staminali possono essere totipotenti, multi o pluripotenti, a seconda dello stadio di sviluppo in cui si trovano”.


Foto in falsi colori di una cellula stami-nale, effettuata con un microscopio elet-tronico a scansione.

A destra:
un gruppo di cellule staminali embrionali umane (blu), ingran-dite di circa 500 volte

LE CELLULE STAMINALI EMBRIONALI E ADULTE

Le cellule staminali si distinguono, a secondo il loro stadio di sviluppo, in cellule staminali embrionali e cellule staminali adulte.
EMBRIONALI
Le cellule staminali embrionali umane sono cellule prelevate da embrioni umani e derivano da embrioni soprannumerari (e cioè prodotti in eccesso e non utilizzati) ottenuti tramite fecondazione in vitro e sono effettivamente totipotenti avendo la possibilità di differenziarsi in qualunque tipo cellulare. La fecondazione in provetta produce embrioni in eccesso poiché occorrono diversi tentativi prima che l’embrione attecchisca nell’utero materno. Gli embrioni soprannumerari vengono in genere congelati per consentire alla coppia di potervi ricorrere successivamente. Nella grande maggioranza dei casi però gli embrioni congelati non vengono più riutilizzati. Spesso è la coppia stessa che consente fin da subito l’uso degli embrioni in eccesso per scopi scientifici. Queste cellule hanno un enorme capacità di moltiplicazione e possono essere indotte a trasformarsi in tutte le cellule adulte dell’organismo umano, come le cellule nervose (neuroni).
Il loro potenziale curativo teoricamente enorme è limitato da taluni fattori, tra i quali:
- la scarsa disponibilità di embrioni umani e le limitazioni etiche alla loro produzione.  L’utilizzo di queste cellule comporta un problema morale in quanto determina la soppressione dell’embrione;
- il rischio di rigetto immunologico, confermato da studi su animali: “le cellule sarebbero estranee all’organismo in cui vengono introdotte e perciò l’organismo stesso sarebbe portato a distruggerle”;
- l’induzione alla formazione di tumori: “le cellule staminali hanno la capacità di svilupparsi in tutte le direzioni delle linee cellulari, anche in cellule maligne”.
Proprio per limitare questo rischio le cellule staminali embrionali vengono coltivate in vitro e, in esse, viene indotta una parziale differenziazione”: la totipotenza, che sembrerebbe la loro risorsa, viene parzialmente depotenziata, appositamente.
Ma non è ancora sufficiente ad eliminare il pericolo. Nel modello sperimentale animale, infatti, il trapianto di staminali embrionali di roditore in un altro roditore ha fatto insorgere delle forme tumorali. Questo rischio, inoltre, aumenta proporzionalmente al numero di cellule trapiantate e dipende anche dal sito di impianto essendo stato osservato, in modelli murini, un rischio più elevato a livello epatico e minore a livello cutaneo.
ADULTE
Le cellule staminali adulte sono responsabili del rinnovo e della riparazione della maggior parte dei tessuti adulti. Anche in età adulta la pelle si rinnova, le ferite guariscono e i capelli crescono. Fino alla fine della nostra vita sono presenti delle cellule, relativamente non specializzate che sono in grado di dividersi con una certa frequenza e che aiutano l’organismo a rigenerarsi e a ripararsi: queste cellule vengono denominate cellule staminali adulte. Le cellule staminali adulte sono state finora riscontrate in quasi ogni tessuto dell’organismo, ad esempio nella pelle, nel cervello, nel sangue, nel fegato e nel midollo osseo. Si pensava che le cellule staminali adulte potessero originare solo cellule simili a quelle dei tessuti di provenienza, ma gli studi più recenti dimostrano che alcuni tipi di cellule staminali adulte avrebbero un potenziale di plasticità (ovvero di totipotenza) simile a quello delle cellule staminali embrionali. Le cellule staminali adulte potrebbero infatti andare incontro ad un processo di transdifferenziazione diventando cellule differenziate di una altra linea cellulare rispetto a quella verso cui erano originariamente indirizzate, in altre parole di produrre cellule d’altri tessuti (le cellule staminali adulte del cervello producono cellule del sangue), oppure di de-differenziazione, cioè le cellule adulte sono riportate indietro allo stadio di cellule staminali pluripotenti, senza passare per l’embrione. Le cellule staminali adulte presentano il vantaggio di poter essere raccolte dai tessuti dello stesso paziente quindi hanno lo stesso codice ereditario della vita del paziente   non sono pertanto soggette al rischio di rigetto.

CELLULE STAMINALI: LA CURA PER LE

MALATTIE NEUROLOGICHE

Esistono due vie concettualmente differenti per utilizzare le cellule staminali per riparare i neuroni: l’attivazione di cellule staminali nervose endogene (induzione di neurogenesi) e il trapianto di cellule esogene.
NEUROGENESI
(ovvero la nascita di nuovi neuroni nel cervello)
La neurogenesi è un processo di rigenerazione di cellule nervose perse a seguito di un insulto (ischemico, degenerativo…). In altri termini, a partire dalle cellule staminali adulte presenti nel cervello, si ha la rigenerazione naturale di cellule nervose. Tale fenomeno tuttavia è assai limitato e porta alla rigenerazione di appena lo 0,2% dei neuroni persi. Nel sistema nervoso centrale dell’adulto sono state ritrovate cellule staminali nervose endogene solo nelle zone periventricolari.
Vi sono due ipotesi riguardanti i meccanismi della neurogenesi. In primo luogo, a seguito dell’insulto, le cellule staminali potrebbero, forse su stimolo del fattore di crescita dell’epidermide EGFM (dall’acronimo inglese epidermal growth factor) trasformarsi in neuroblasti e migrare nelle zone danneggiate. Altra ipotesi è che la neurogenesi avvenga localmente nella zona del danno grazie a cellule staminali latenti. In un prossimo futuro è ipotizzabile un tentativo di stimolazione del processo di neurogenesi in seguito alla perdita di cellule nervose in corso di patologie neurodegenerative o ischemiche.
Tale strategia, sebbene teoricamente ottima perchè poco invasiva, rappresenta una difficile sfida.
TRAPIANTO CELLULARE
La maggior parte degli studi si concentra oggi sulla possibilità di trapianto di nuove cellule nervose ottenute tramite neurogenesi in vitro a partire da cellule staminali esterne di varia origine. Tali cellule possono essere sia cellule staminali embrionali che cellule staminali adulte ottenute dai pazienti stessi.
Le cellule staminali potrebbero, in teoria, essere una fonte inesauribile di neuroni per i trapianti.
 

LE STAMINALI CURANO LA MALATTIA

DI PARKINSON?

E’ noto che i primi sintomi della malattia di Parkinson si manifestano generalmente quando circa l’80-85% dei neuroni che producono dopamina sono ormai degenerati.
Da qui l’importanza di sviluppare delle nuove strategie terapeutiche volte a stimolare una loro ricrescita al fine di migliorare il deficit di trasmissione dopaminergica. La cosiddetta terapia “restaurativa” cerca di rispondere a queste necessità: tale approccio terapeutico, pur essendo prevalentemente costituito da strategie ancora sperimentali, rappresenta un fondamentale passo avanti nel tentativo di superare la terapia sintomatica, come si pratica attualmente, e di realizzare una terapia eziologica, causale, per la malattia di Parkinson.
Le cellule staminali offrono potenzialmente forti speranze per la cura della malattia di Parkinson essendo la degenerazione neuronale ristretta ad una specifica popolazione di cellule nervose e quindi i distretti cellulari da sostituire sono abbastanza localizzati. L’utilizzo delle cellule staminali potrebbe rilevarsi rivoluzionario permettendo di rimpiazzare le cellule nervose perse.
Nella malattia di Parkinson, come noto, si ha una degenerazione dei neuroni della via dopaminergica nigrostriatale nell’ambito dei nuclei della base.
Sia l’induzione di neurogenesi che il trapianto cellulare sono teoricamente applicabili alla malattia di Parkinson.

LE FONTI DI CELLULE STAMINALI PER LA MALATTIA DI PARKINSON

Varie sono le possibili fonti di cellule staminali utilizzabili nella malattia di Parkinson:

- cellule staminali embrionali;

- cellule staminali neuronali adulte o fetali

- cellule staminali autologhe (derivanti dal midollo osseo e da altri tessuti dei pazienti stessi)

- cellule staminali derivanti dal cordone ombelicale.

I primi studi nella malattia di Parkinson sono stati condotti in vitro su cellule staminali embrionali murine e, a partire da queste, hanno permesso di ottenere la sintesi di neuroni dopaminergici.

Recentemente in vitro si è riusciti a far avvenire lo stesso processo differenziativo a partire da cellule embrionali umane. Il trapianto di cellule staminali embrionali in vivo è invece stato tentato su modelli murini con risultati modesti. Tali risultati sono stati migliori se il differenziamento delle cellule staminali trapiantate viene facilitato usando fattori di trascrizione come Nurr-1 e fattori di crescita come FGF-8 (fibriblast-grow factor 8).

Risultati promettenti sono stati ottenuti anche su modelli di primati parkinsonizzati. Una ulteriore strategia per migliorare i risultati di un trapianto di cellule staminali embrionali potrebbe essere quella di trasferire solo le cellule staminali esprimenti la tirosina-idrossilasi, che sono quelle che più probabilmente si differenzieranno a cellule dopaminergiche. Tuttavia le cellule staminali embrionali adatte per la ricerca sono scarse mancando gli ovuli umani necessari per crearli inoltre il loro utilizzo origina considerevoli problemi etici che ne limitano la produzione.

Attualmente, è possibile dire che negli studi sugli animali sono stati ottenuti risultati abbastanza modesti e che per questo tipo di trapianto esiste il rischio non trascurabile di tumorigenesi con formazione di teratomi nonché di rigetto a causa della differenza tra il codice ereditario della vita della cellula embrionale e quella del paziente ricevente.

Anche le cellule staminali neuronali di origine fetale, prelevate da feti abortiti, rappresenta una possibile fonte di neuroni dopaminergici per il trapianto cellulare nella malattia di Parkinson. Un grosso limite nell’utilizzo delle cellule staminali neuronali fetali è data dalla scarsa disponibilità di cellule, di riserve di natura etica e dalla necessità di somministrare una terapia immunosoppressiva per evitare il rigetto.

Inoltre, è stato riscontrato che la spontanea trasformazione delle cellule staminali fetali (già differenziate come cellule nervose) in cellule nervose specifiche come i neuroni dopaminergici è rara e la maggior parte di queste cellule si differenziano in cellule gliali (cellule nervose di supporto).

Cellule staminali autologhe (appartenenti allo stesso paziente)

Le cellule staminali derivate dai tessuti del paziente stesso danno due vantaggi fondamentali: si eviterebbe infatti sia le preoccupazioni etiche, sia le difficoltà immunologiche correlate all’utilizzo di cellule staminali derivate da embrioni umani. Le cellule staminali autologhe si ottengono soprattutto dal midollo osseo. Studi compiuti con trapianto di cellule staminali autologhe in modelli murini di malattia di Parkinson hanno mostrato che cellule derivanti dal midollo osseo tendono a differenziarsi più facilmente verso la linea gliale.

Il problema sta quindi nel difficile compito di indurre le cellule staminali indifferenziate del midollo osseo a trasformarsi in cellule nervose dopaminergiche ed ad indurle ad attecchire dove servono. Tuttavia, il numero di cellule staminali del midollo osseo che si differenziano in neuroni dopaminergici è maggiore se avviene contemporaneamente al trattamento con fattori di crescita.

Tra i fattori di crescita si è rilevato particolarmente importante il fattore di crescita derivato dalla linea delle cellule gliali (GDNF glial-derived neurotrophic factor). Dagli esperimenti animali si è visto che le staminali autologhe non hanno mai indotto tumorigenesi, differentemente dalle cellule staminali eterologhe (da un donatore) o altri effetti collaterali e questo potrebbe essere un punto a favore del loro utilizzo nella specie umana.

Cellule staminali derivanti dal cordone ombelicale
(prelevate dopo il parto)

La matrice del cordone ombelicale contiene anche cellule staminali primitive. Esperimenti con cellule del cordone ombelicale di suino sono stati effettuati in modelli murini di malattia di Parkinson. La percentuale di trasformazione in cellule dopaminergiche dopo il trapianto non è stata incoraggiante (6%), tuttavia non è stato notato alcun fenomeno di rigetto, probabilmente in quanto tali cellule hanno una bassa immunogenicità, e ciò potrebbe costituire un punto a favore rispetto all’utilizzo di cellule staminali fetali o embrionali.

                     Al microscopio: cellule staminali da cordone ombelicale; vengono

Indipendentemente dalla fonte di cellule staminali, vi sono alcuni problemi comuni che limitano il possibile utilizzo della terapia cellulare nella malattia di Parkinson, tra cui:

- lo stress ossidativo causato dalla levodopa potrebbe mettere a rischio la sopravvivenza delle cellule staminali trapiantate;

- tumorigenesi;

- il ricorso alla terapia immunosoppressiva in caso di trapianto con cellule eterologhe;

- insorgenza di discinesie di fase off ;

- il rimpiazzo di sole cellule dopaminergiche potrebbe non contrastare tutti i sintomi parkinsoniani essendo

coinvolte anche altre popolazioni neuronali non dopaminergiche;

- alti costi.
Bibliogria:  G. Meco, A. Rubino, Purcaro C. Centro Parkinson DAI di Neurolo-gia e Psichiatria Policlinico Universitario Umberto I - Università La Sapienza di Roma www.corriere.com

 
Una scoperta rivoluzionaria:
DA CELLULE DELLA PELLE A CELLULE NERVOSE
DOPAMINERGICHE DA TRAPIANTARE

La tecnica di ringiovanimento delle cellule adulte della pelle (ma si è visto che tale tecnica funziona su qualsiasi tipo di cellula adulta matura) è stata messa a punto separatamente da due équipe, una statunitense e una giapponese: i ricercatori sono riusciti a trasformare normali cellule della pelle in cellule staminali del tutto simili alle cellule embrionali, ma senza utilizzare la clonazione. Per la prima volta è stata utilizzata una tecnologia genetica in grado di riprogrammare delle cellule mature, i fibroblasti della pelle, e di trasformarle in cellule staminali pluripotenti che iniettate sotto la pelle di topi si sono riprodotte, generando i tre tipi principali di tessuto del corpo. Le cellule così riprogrammate hanno caratteristiche paragonabili alle cellule embrionali staminali e pertanto possono, in generale, differenziarsi in qualsiasi tipo di cellula di tessuti e di organi adulti. La potenzialità terapeutica di queste cellule è assai vasta e applicabile a malattie che colpiscono organi molto diversi tra loro. Si tratta inoltre di una tecnologia che permette la derivazione di cellule pluripotenti direttamente da cellule del paziente (autologhe), che quindi non inducono rigetto immunitario una volta trapiantate. Le cellule riprogrammate sono fortemente plastiche e versatili, comparabili alle cellule staminali embrionali; è dunque possibile che da esse possa arrivare una valida alternativa alle staminali ricavate da embrioni per alcune opzioni di cura. Nel dettaglio, la tecnica consiste nel fare esprimere nei fibroblasti quattro geni-chiave (geni masters) delle cellule staminali embrionali. Ciò permette di “ringiovanire” i fibroblasti fino a farli ritornare ad essere cellule staminali riprogrammate, chiamate tecnicamente iPS (induced Pluripotent Stem Cells). Le cellule iPS possiedono tutte le potenzialità delle cellule staminali embrionali pluripotenti: infatti proliferano in vitro per lungo tempo, si differenziano in gran parte dei tipi cellulari, tra cui cellule del sangue, neuroni, astrociti, cardiomiociti e cellule pancreatiche. Le Cellule iPS possono essere derivate anche da fibroblasti umani dulti ottenuti da una biopsia cutanea. La nuova strada verso terapie “su misura” avrebbe il vantaggio di superare delicati problemi etici. Non sarebbe infatti più necessario ricorrere alla clonazione o distruggere embrioni.

Successivamente, l’équipe del Massachut-es Institute of Tecnologym (Mit) di Boston (Usa) e i ricercatori dall’Istituto San Raffaele di Milano sono riusciti ad indurre le cellule iPS, create con questa tecnica, a trasfor-marsi in neuroni dopaminergici in vitro.
Ciò significa che da fibroblasti della pelle, dopo riprogrammazione, è possibile ot-tenere neuroni dopaminergici, la cui perdita è la causa biologica dell’insorgenza del morbo di Parkinson.
I neuroni dopaminergici derivati da ripro-grammazione di fibroblasti, una volta trapiantati in un modello animale ammalato di Parkinson, si sono dimostrati capaci di rimpiazzare quelli perduti e di attenuare in modo sensibile i disturbi motori tipici della malattia, permettendo un forte recupero funzionale.

Il prossimo obiettivo, sarà quello di applicare tale tecnica anche al paziente parkinsoniano.
I risultati di questo studio aprono dunque la strada all’isolamento di cellule staminali riprogrammate direttamente dai pazienti con il morbo di Parkinson.

La tecnica attuale di riprogrammazione non è ancora utilizzabile per le terapie mediche e necessita di alcuni progressi metodologici: se queste cellule saranno poi in grado di indurre dei benefìci importanti, lo si capirà solo nel corso dei prossimi anni.

Ricercatori italiani scoprono meccanismo per
riprogrammare’ le cellule
E’ stato un gruppo di ricercatori italiani a scoprire un nuovo meccanismo per “ri-programmare” le cellule adulte e renderle simili alle staminali.
Un traguardo da non sottovalutare e che per la scienza medica rappresenta la possibilità di aprire prospettive nuove in tutti i campi della medicina rigenerativa, a vantaggio dei pazienti con morbo di Alzheimer, Parkinson, cardiopatie.

La ricerca italiana, da sempre, punta d’eccellenza in diversi settori si è resa protagonista di un’altra importante scoperta in ambito genetico.
E’ stato un gruppo di ricercatori italiani a scoprire un nuovo meccanismo per “ri-programmare” le cellule adulte e renderle simili alle staminali.
Un traguardo da non sottovalutare e che per la scienza medica rappresenta la possibilità di aprire prospettive nuove in tutti i campi della medicina rigenerativa, a vantaggio dei pazienti con morbo di Alzheimer, Parkinson, cardiopatie. Protagonista di questa importante scoperta, frutto di uno studio tutto italiano pubblicato online sulla rivista “Cell Stem Cell”, è il gruppo di ricerca guidato da Maria Pia Cosma dell’Istituto Telethon di Genetica e Medicina (Tigem) di Napoli.
Alla base della complessa ricerca è la proteina Wnt, nota per essere coinvolta in numerose fasi dello sviluppo di animali vertebrati e invertebrati. I ricercatori hanno preso in considerazione diversi tipi di cellule adulte (fibroblasti, cellule del timo e precursori di cellule neuronali) e le hanno fuse con staminali embrionali in presenza della proteina Wnt. A seguito di questo intervento le cellule adulte hanno perso le loro caratteristiche tipiche e ne hanno invece acquisite altre, simili a quelle delle staminali.
Si sono cioè trasformate in cellule poco differenziate (pluripotenti) e in grado di dare origine a tessuti diversi da quello di partenza. “La vera novità – ha spiegato la ricercatrice Maria Pia Cosma - sta nella grande capacità di Wnt di promuovere questa riprogrammazione”. A conferma della scoperta effettuata, gli scienziati hanno verificato che, somministrando dosi precise di proteina per un tempo limitato, un’alta percentuale di cellule adulte si trasformava in simil-staminali.
La Fondazione Telethon ha già depositato un brevetto sulla scoperta.
Un metodo innovativo per ottenere cellule simil-staminali a partire da cellule cutanee che potrebbe rappresentare una valida alternativa a quello attualmente più condiviso dalla comunità scientifica internazionale e sul quale vi sono dubbi su eventuali rischi di crescita di tumori a seguito di un trattamento a lungo termine.
Il passo successivo dell’equipe è quello di studiare i meccanismi attraverso cui Wnt promuove la riprogrammazione cellulare e identificare i geni che sono attivati dall’azione di Wnt. Questo permetterà di individuare i meccanismi di base della riprogrammazione cellulare e contribuire così allo sviluppo di nuovi approcci terapeutici nel campo della medicina rigenerativa.

TERAPIA STAMINALE PIÙ LONTANA

Si allunganoi tempi della ricerca scientifica sull'impiego di staminali nella cura del Parkinson.
I rischi connessi al loro impiego nell'uomo sono ancora troppo alti. È necessario quindi conoscere meglio le loro caratteristiche ed il loro comportamento una volta inserite nel cervello prima di impiantarle regolarmente.
A parlare del rallentamento registrato su questo fronte, che rimane comunque molto promettente, è Fabrizio Stocchi, direttore del Centro sul Parkinson dell'Irccs San Raffaele di Roma e componente del Medical Advisory Board dell'European Parkinson's Disease Association, al congresso dell'associazione che si è tenuto di recente a Madrid.
"Non ci sono state grandi sorprese su questo fronte", ammette il neurologo. A mettere i bastoni tra le ruote degli studi sulle staminali, "le difficoltà incontrate nel controllo della loro crescita una volta impiantate. In un caso su 3, infatti, se la crescita non viene tenuta a bada le staminali danno vita a un tumore".
Ma non è tutto.
Negli esperimenti eseguiti finora sul cervello animale "queste cellule non si sono dimostrate in grado di fare network", ovvero di collegarsi e interagire con le cellule nervose coinvolte nel processo di deterioramento.
"È come se", afferma Stocchi richiamando una metafora, "cambiassimo le batterie, ma senza attivare i cavetti per far ripartire l'auto".
Non è giunto però il momento di gettare la spugna e considerare le staminali ormai al tappeto.
"Queste cellule", sostiene il neurologo, "sono molto promettenti e non dobbiamo dimenticare che sono in corso studi volti a promuoverne l'impiego anche per usi meno noti.
Ad esempio vi sono ricerche che hanno l'obiettivo di coltivare, attraverso le staminali, fattori di accrescimento per trasportare enzimi e dopamina".
Un compito non da poco considerando che la mancanza di dopamina è alla base del Parkinson. Tuttavia è innegabile il ritardo rispetto alle attese.
E la dice lunga il fatto che la Michael J.Fox Association abbia finanziato per ben 5 anni esclusivamente studi sulle staminali senza giungere tuttavia a grossi risultati.
La Repubblica.it settembre 2008
 

CELLULE STAMINALI RICAVATE DALLA PELLE
Via senza embrioni da Usa e Giappone

Un traguardo che potrebbe rivelarsi storico nello studio sulle cellule staminali è stato raggiunto separatamente da due equipe, una statunitense e una giapponese: i ricercatori sono riusciti a trasformare normali cellule della pelle in cellule staminali del tutto simili alle embrionali, ma senza usare la clonazione.
Le staminali sono le cellule base in grado di trasformarsi in qualsiasi tessuto del corpo umano, in quantità inesauribile.
La scoperta, una volta perfezionata, potrebbe garantire organi di ricambio senza alcun rischio di rigetto, perché sviluppati partendo dalla pelle del singolo paziente, o trattamenti efficaci per malattie oggi incurabili come Alzheimer e Parkinson, o anche per il diabete.
I due team sono riusciti nell'impresa di riprogrammare il tessuto epiteliale facendolo regredire allo stato di cellula indifferenziata in grado di mutare in uno dei 220 tipi di cellule presenti nell'uomo.
La nuova strada verso terapie "su misura" avrebbe il vantaggio di scavalcare delicati problemi etici. 
Non sarebbe infatti più necessario ricorrere alla clonazione o distruggere embrioni
Gli esperimenti, descritti nelle riviste Cell e Science, sono stati condotti in modo indipendente rispettivamente da Shinya Yamanaka, dell'Università di Kyoto, e da James Thomson, dell'università del Wisconsin-Madison.
Il risultato era stato in parte anticipato sabato scorso dal pioniere delle ricerche sulla clonazione, Ian Wilmut, che commentando i nuovi risultati aveva dichiarato di voler abbandonare la via della clonazione terapeutica.
L'esperimento giapponese e quello americano si basano su ricette simili ma non identiche.
In entrambi i casi sono partiti da cellule di pelle umana (fibroblasti) e hanno modificato il loro patrimonio genetico introducendo nel Dna quattro geni che sono attivi esclusivamente durante lo sviluppo embrionale.
Il genetista: "Studio importante, ma il rischio della clonazione terapeutica rimane".
Il genetista Bruno Dallapiccola, professore di Genetica medica all'università di Roma La Sapienza, ha commentato così i lavori dei colleghi americani e giapponesi: "Mi fa piacere che ciò che prevedevo due anni e mezzo fa, ai tempi della campagna referendaria, si sia avverato. Già allora dicevo che il problema dell'uso delle staminali embrionali era tale che qualcuno nel frattempo avrebbe inventato un macchinario per 'ringiovanire' le cellule adulte".
Così "Occorre prudenza prima di pensare di servirsi degli embrioni umani come fonti di staminali. E se questi studi, una volta confermati, spazzeranno via i dilemmi etici, non illudiamoci che impediscano quello che sta accadendo già nel mondo, e mettano la parola fine alle ricerche sulla clonazione terapeutica".
www.tgcom.mediaset.it/mondo/articoli/articolo388903.shtml

 

NUOVE REGOLE, VECCHIE POLEMICHE SULL'USO DEGLI EMBRIONI CONGELATI.  L'ITALIA SUL FRONTE DEL "NO"

I ministri europei dell'Ambiente hanno deciso che le terapie sui geni e gli altri trattamenti avanzati per malattie come il cancro e il Parkinson dovranno essere autorizzate dai regolatori UE secondo una serie di nuove linee guida. 
L'impiatto adottato ieri classifica la terapia sui geni, la terapia sulle cellule somatiche e l'ingegneria delle cellule come procedure mediche, sottoponendo tutti i medicinali implicati in questi trattamenti ad una valutazione scientifica sulla loro sicurezza e garantendo un controllo post-trattamento dei pazienti. 
La valutazione verrà portata avanti da un comitato speciale dell'Agenzia medica europea, Emea, di Londra.
Nell'adottare le nuove regole, i ministri europei dell'Ambiente hanno evitato una messa al bando europea dei trattamenti basati sulle cellule staminali, come richiesto da alcuni paesi cattolici, fra cui l'Italia. Tuttavia i singoli paesi sono ancora liberi di respingere tipologie specifiche di trattamenti o di medicine basate sui geni, sulle cellule o sui tessuti per ragioni etiche.
Le regole sono state sostenute dal Parlamento europeo ad aprile, dopo che degli emendamenti degli eurodeputati cattolici per il blocco della ricerca sulle staminali erano stati bocciati.
L'Unione europea finanzia la ricerca sulle cellule staminali con il proprio bilancio, ma si è data alcune condizioni molto rigide: la ricerca finalizzata alla clonazione per fini riproduttivi è vietata, così come quella finalizzata alla modifica della struttura genetica degli esseri umani. 
I difensori della terapia sulle cellule staminali ritengono che questa possa portare a curare numerose malattie, incluso il diabete e i danni alla colonna vertebrale. Chi la contesta afferma che non è eticamente accettabile.
Le cellule staminali embrionali hanno la proprietà di ricostruire qualunque tessuto del corpo e gli scienziati ritengono che possano essere all'origine di grandi successi da un punto di vista medico. Tuttavia la ricerca talvolta comporta la distruzione di embrioni congelati creati per la fecondazione in vitro. Un punto, questo, che crea infiniti dibattiti e polemiche di cui sentiremo parlare a lungo.

UNA SCELTA CHE VUOLE ESSERE ETICA

In biologia la parola chimera indica un organismo che ha in sé geni di due specie diverse. Il minotauro e la sirena sono chimere mitologiche: un corpo umano con testa di toro, un busto di donna che termina in pesce. L’oncotopo è una chimera biotecnologica che da anni si usa in laboratorio: è un topo, ma con due geni umani che ne fanno un modello adatto per studiare il cancro. Due su circa trentamila. Ora nel Regno Unito si fa un passo in più. Un passo audace. Le chimere che si potranno creare nei laboratori inglesi saranno essenzialmente umane, con minime tracce genetiche animali (di bovino o di coniglio).
La tecnica è questa: si prende un ovulo animale, se ne estrae il nucleo di DNA e al suo posto si impianta il DNA di uno spermatozoo umano. L’ovulo così fecondato si sviluppa fino a formare un piccolo agglomerato di cellule staminali che, si spera, potranno poi essere trasformate in tessuti di vario tipo a seconda della malattia da curare: neuroni per rimediare Parkinson e Alzheimer, motoneuroni per i paralizzati, tessuto cardiaco per chi ha subito un infarto.
Lo sviluppo dell’embrione viene fermato nelle sue prime fasi: serve solo a produrre linee di cellule staminali quasi-umane. Quasi: perché nell’ovulo bovino rimane una piccola parte di DNA che non è nel nucleo (estratto ed eliminato). E’ il DNA dei mitocondri, organelli addetti alla respirazione cellulare. Le informazioni contenute nel DNA del nucleo equivalgono a una biblioteca di 5000 libri; quelle del DNA dei mitocondri starebbero in una decina di pagine.
Si ricorre a queste chimere perché eticamente è molto problematico utilizzare embrioni umani. Inoltre estrarre ovuli da una donna comporta trattamenti ormonali dannosi e l’estrazione è comunque un’operazione delicata e complessa.
Più accettabile sembra produrre embrioni chimerici a scopo terapeutico come propongono i ricercatori del King’s College. Non si può però negare che anche questa scelta desta un istintivo imbarazzo e solleva questioni etiche importanti. E’ difficile guardare con indifferenza a chimere ottenute da un ovocita bovino fecondato con DNA umano, anche valutando i vantaggi terapeutici che ne potrebbero derivare. Certo, per la ricerca queste cellule sarebbero preziose, e gli scienziati le richiedono perché le staminali adulte non sono altrettanto efficaci. Ma di fronte a quel tessuto molto umano e poco bovino gli interrogativi sono tanti, e le risposte incerte.
www.lastampa.it

STAMINALI AL TOP
Sono state protagoniste della ricerca anche quest'anno le cellule del corpo  umano in grado di rimpiazzare quelle distrutte dalle malattie - di Adriana Albini *

Se si pensa a quali campi della ricerca biomedica abbiano registrato i maggiori progressi nel 2005, un posto d'onore meritano le cellule staminali  e, più in generale, la medicina rigenerativa.
Quale potenziale si cela dietro queste cellule e questa disciplina?
Pensare - analogamente al ricorrere al meccanico per i guasti alla macchina - a fabbricare pezzi di ricambio per il nostro organismo danneggiato o in via di logoramento poteva sembrare fantascienza fino a qualche tempo fa, ora non è più così.
Già da decine di anni alcuni organi si trapiantano con sempre maggior successo: rene, fegato, cuore e pancreas.
Ma la vera rivoluzione è quella di fabbricare parti dell'organismo "ex novo".
Si chiama ingegneria tissutale o medicina rigenerativa.
E' la disciplina che ci consente di costruire, cellula per cellula, un tessuto o un organo che funzionano male o non funzionano più.
La "rigenerazione" si può eseguire in provetta o dall'interno dell'organismo, utilizzando come fabbriche di tessuto cellule somatiche o, ancor meglio, cellule staminali.
L'applicazione più storica delle ricostruzioni in laboratorio è quella del trapianto di cute, un salvavita per i grandi ustionati. Nelle fiasche di cultura si preparano veri e propri lembi di pelle coltivando le cellule epiteliali della nostra epidermide (i cheratinociti), con liquidi nutritivi specifici e uno strato di fibroblasti, resi inattivi, come supporto. Pionieri in questo campo in Italia sono stati Ranieri Cancedda (dell'IST e Università di Genova), e Michele De Luca. Quest'ultimo, con Graziella Pellegrini, è ora impegnato a Venezia e all'Università di Modena, a compiere un miracolo di proporzioni bibliche: ridare la vista ai ciechi, mediante le cellule staminali.
Nell'occhio, e in particolare nella parte cosiddetta " limbus", il tessuto che si trova al confine tra la cornea e la congiuntiva, si trovano delle cellule multipotenti, in grado di rigenerare un tessuto simile a quello della cornea. Decine di pazienti con lesioni corneali, alcuni non vedenti da anni, sono stati guariti da questa tecnologia, in collaborazione anche con altre istituzioni, recuperando la vista dopo il trapianto delle cornee ingegnerizzate.
Gli scienziati si sono cimentati nell'ultimo decennio con la ricostruzione dei tessuti e degli organi più disparati. L'uretra, la vescica e altri "pezzi" che possono subire danni, dovuti anche a tumori, possono essere preparati in vitro e introdotti nell'organismo al quale, piano piano, si adattano e del quale sono in grado di diventare parte integrante.
Si lavora anche ai vasi sanguigni, i canali che trasportano nell'organismo la nostra linfa vitale. La difficoltà è trovare una buona cellula "staminale" endoteliale, anche se, almeno a livello diagnostico le CEC (cellule endoteliali circolanti) scoperte da Francesco Bertolini allo IEO, sono già ben definite. Grande impegno, perché bersaglio di malattie genetiche infantili, come la distrofia, è profuso nello studio sul muscolo. Giulio Cossu, e una squadra di ricercatori dell'Istituto San Raffaele di Milano e di Roma studiano l'utilizzo di mesoangioblasti, una classe di cellule staminali associate ai vasi, per ricostruire il tessuto che consente i movimenti.
Malattie tumorali, come gli osteosarcomi, spesso infantili, possono ledere la nostra struttura ossea. E' possibile orientare le cellule staminali dell'osso a riformare segmenti anche ampi dello scheletro. Anche su fegato e pancreas si lavora intensamente, in Italia e all'estero. Si sperimenta poi per sostituire pezzi dell'apparato che pulsa per la nostra vita, il cuore. La neovascolarizzazione del miocardio usando angioblasti del midollo spinale adulto o staminali è una sfida in corso. Infine, la ricerca forse più audace, è quella sul cervello. In questo caso l'ingegneria tissutale sembrava davvero ancora fantasia, fino a tempi recentissimi.
Alla base della ricostruzione dei tessuti c'è sempre la capacità di reperire cellule immature, possibilmente staminali, in grado di riprodursi in grande quantità, non solo, ma di maturare una specificità compatibile con la parte umana che si vuole "sostituire". Durante il loro percorso vitale le cellule staminali perdono sempre più la loro potenzialità rigenerativa. Partendo dalle embrionali cosiddette "totipotenti" perché possono dar luogo a qualunque tipo cellulare, come d'altronde accade nell'embrione, alle multipotenti si arriva alle staminali nei tessuti adulti, che hanno maggiori difficoltà replicative.
Al problema etico dell'utilizzo di embrioni congelati, che tante discussioni ha mosso soprattutto sotto referendum, la scienza ha dato questo autunno una possibile risposta alternativa. Dunque l'officina delle staminali ad uso terapeutico sembrerebbe ormai sotto casa.
*Dir. Oncologia Traslazionale IST Genova- La Repubblica Salute- 18 dicembre 2005
 

CERVELLO

I bambini colpiti dal morbo di Batten hanno carenza di un enzima che serve al cervello per liberarsi dei rifiuti metabolici. E' dunque una malattia progressiva, che portando accumulo di "spazzatura" a livello cerebrale causa gravi alterazioni e morte prematura. E' possibile ovviare a questo difetto inoculando nella scatola cranica cellule staminali fetali che siano in grado di maturare a neuroni sani e produrre l'enzima di ricambio. La gravità della malattia ha convinto la FDA Americana (Food and Drug Administration) ad approvare il protocollo proposto dai medici Stephen Huhn e Greg Enns dell'Università di Stanford, California, per trapiantare cellule staminali fetali all'interno del cervello dei piccoli pazienti. Questo tipo di trasferimento è avvenuto precedentemente in via sperimentale. Ora però si passa all'uomo, anzi addirittura ai bambini. Le cellule per il trapianto saranno di origine fetale.L'uso di cellule staminali del cervello - su cui si lavora attentamente presso il San Raffaele di Milano - è ritenuta una promessa per patologie degenerative e poco curabili, tra cui il morbo di Parkinson e l'Alzheimer.
La Repubblica Salute- 18 dicembre 2005

 

STAMINALI: DA CELLULE ADULTE  DELL' UTERO UTILIZZATE
PER ALTRI ORGANI

Scienziati australiani hanno scoperto che le cellule staminali adulte nell'utero umano possono essere usate per coltivare tessuto osseo, muscolare, adiposo e cartilaginoso.
E la prima volta che vengono individuate cellule staminali adulte nell'utero.

La scoperta dell'equipe dell'Istituto di ricerca medica dell'universita Monash di Melbourne, guidata dalla prof. Caroline Gargett, consentira' una migliore conoscenza delle malattie uterine, e nuovi trattamenti per i problemi del pavimento pelvico, che affliggono molte donne dopo il parto e si aggravano con l'età.
Sarà infatti possibile per una donna usare le proprie cellule per riparare lesioni come il prolasso del pavimento pelvico. ……''Quando potremo offrire alle donne un legamento creato con ingegneria genetica, ricavato dalle loro stesse cellule staminali, la qualità di vita a lungo termine delle migliaia di donne che soffrono di questi problemi potrà essere notevolmente migliorata" afferma la Gargett.
''Possiamo gia coltivare questi tessuti in laboratorio ed ora stiamo studiando la maniera di applicare questa tecnologia'', ha aggiunto la studiosa, che ha ricevuto un importante premio dalla Conferenza della Società europea per la riproduzione ed embriologia umana, che si e tenuto il mese scorso a Copenaghen. …
La studiosa ha tuttavia avvertito che ci vorranno ancora una decina di anni prima che le cellule staminali uterine possano esser usate regolarmente in interventi chirurgici.           
http://www.ansa.it/main/notizie/fdg/200507201609207235/200507201609207235.html

CELLULE STAMINALI SU MISURA

Ottenute le prime linee di cellule staminali embrionali "su misura", prelevate da embrioni clonati a partire da cellule adulte: prelevate da 11 pazienti colpiti da diabete giovanile, lesioni del midollo spinale e immunodeficienza. Pubblicata on line su Science-espress, la ricerca, dell'Università di Seul e di quella di Pittsburgh (Usa), è il primo passo per studiare in laboratorio la possibilità di trasferire le cellule "su misura" negli stessi pazienti .

Sono state ottenute le prime linee di cellule staminali embrionali "su misura", prelevate da embrioni clonati a partire da cellule adulte prelevare da 11 pazienti colpiti da diabete giovanile, lesioni del midollo spinale e immunodeficienza.
La ricerca, condotta fra l'Università sudcoreana di Seul e quella statunitense di Pittsburgh, è pubblicata on line su Science-express.
Le 11 linee di cellule staminali così ottenute segnano il primo passo per studiare in laboratorio la possibilità di utilizzare in futuro questa tecnica per trasferire le cellule negli stessi pazienti dalle cui cellule sono stati ottenuti gli embrioni clonati.
Ogni linea cellulare è stata ottenuta trasferendo il materiale genetico prelevato dalla cellula adulta non riproduttiva di un paziente all'interno di ovociti prelevati da donatrici volontarie e privati del loro nucleo.
La tecnica, chiamata "trasferimento nucleare di cellule somatiche", ha permesso di ottenere 11 embrioni che sono stati fatti sviluppare in laboratorio fino allo stadio di blastocisti, quello in cui si forma la "sacca" che contiene le cellule staminali.
Il gruppo coreano che ha ottenuto questo risultato è lo stesso che nel febbraio 2004 aveva ottenuto il primo embrione umano fatto sviluppare fino alla blastocisti.
Allora, però, a donare cellule adulte e ovociti erano state donne volontarie sane.
Questa volta le cellule adulte da cui sono stati clonati gli embrioni sono state prelevate da 11 donatori, maschi e femmine di età compresa fra 2 e 56 anni (nel caso dei minori il prelievo è stato fatto con il consenso dei genitori).
Gli ovociti utilizzati nella ricerca (185 in tutto) sono stati donati da 18 volontarie.
La notizia che appare sulla rivista Science ha già suscitato un vespaio di commenti in ambiente accademico.
Gerald Schatten dell'Università di Pittsburgh, consulente del team sud-coreano, parla addirittura di un "dovere morale" nel proseguire questo tipo di ricerca, "che promette di combattere disastrose malattie e di annullare gli effetti di terribili incidenti".
E Rudolf Jaenisch del Massachusetts Institute of Technology fa notare: "Qualcuno sarà felice per l'esito dell'esperimento, qualcun altro disperato. Ma una cosa è certa: questa tecnica comincia a diventare efficiente".

 

SCOPERTO UN GENE COINVOLTO NEL PARKINSON NON FAMILIARE

Un gene direttore d'orchestra che, controllando la nascita e la crescita di cellule staminali nel cervello adulto, potrebbe indicare la strada per riparare danni neuronali causati da patologie quali l'Alzheimer, il Parkinson, la Corea di Huntington.
A scoprire il ruolo del gene Sox2, studiato in un modello animale, e stato una ricerca, pubblicata sulla rivista Development e finanziata da Telethon, condotta da ricercatori dell'Universita'  "Bicocca", guidati da Silvia Nicolis, dell'Universita' degli Studi di Milano, dell'istituto Mario Negri e del Memorial Sloan-Kettering cancer center di New York.
Gli scienziati hanno infatti osservato nei topi che quando questo gene manca si verificano danni al cervello che ricordano quelli osservati in malattie neurodegenerative dell'uomo, caratterizzate dalla perdita di neuroni in zone diverse del cervello.
Sox2 e uno dei geni della famiglia Sox che produce un fattore di trascrizione, ovvero una proteina capace di sedersi su certe zone del Dna in corrispondenza di alcuni geni coinvolti nello sviluppo del cervello e di decidere se e quando tali geni devono essere accesi o spenti.
Il suo ruolo è di controllare la nascita e la crescita di almeno un tipo di cellule staminali del cervello adulto.
E' una sorta di direttore d'orchestra che stabilisce chi e in quale momento deve suonare il proprio strumento.
Guasti nel Sox2 nell'uomo sono responsabili di diversi difetti neurologici associati ad anoftalmia, una grave malformazione agli occhi.
Questo gene potrebbe quindi essere implicato in varie malattie neurologiche ereditarie.
Da qui l'importanza della scoperta che potrebbe facilitare in futuro numerose diagnosi cliniche.
Nello studio, il gene Sox2 e stato inattivato in vari modi allo scopo di ottenere quantità ridotte o nulle della proteina corrispondente nel cervello del topo manipolato geneticamente.
I ricercatori hanno scoperto che livelli più bassi della proteina causano neurodegenerazione, cioè morte delle cellule cerebrali, e una minore capacita del cervello adulto di produrre nuovi neuroni. Nel peggiore dei casi si sono verificate alterazioni del cervello ed epilessia associate alla presenza di aggregati intracellulari: i neuroni morivano perché contenevano mucchietti di proteine appiccicate tra loro e per questo tossiche per la cellula.
Alcuni degli effetti della perdita di Sox2 nel cervello sono gli stessi di quelli osservati nel morbo di Parkinson e nei modelli animali della Corea di Huntington e del morbo di Alzheimer.
A differenza pero di queste malattie, i cui sintomi sono il risultato di una estesa neurodegenerazione dovuta all'accumulo di una proteina dalla struttura alterata che diventa tossica per i neuroni, nel caso di Sox2 è la prima volta in cui l'effetto deleterio sul cervello dipende da un gene che ne coordina altri. Dare un nome ai geni diretti da Sox2 nell'uomo commenta Silvia Nicolis, potrebbe aprire la strada alla comprensione di nuovi meccanismi molecolari all'origine delle neurodegenerazioni.
Sfruttando l'attività di Sox2 si potrà forse anche capire come risvegliare cellule staminali del cervello adulto allo scopo di riparare danni neuronali.

 

STAMINALI A VOLONTA’

Tolto il freno alle staminali nel cervello adulto: così Stefano Bertuzzi, ricercatore dell’Istituto Telethon Dulbecco, riesce a centuplicarne la riproduzione

Il sogno di molti ricercatori sembra si stia per realizzare: è stato trovato un potente freno senza il quale le cellule staminali del cervello adulto possono riprodursi 100 volte più velocemente del normale.
Si tratta di Vax1, gene coinvolto nello sviluppo prenatale dell’occhio e del cervello e per il quale per la prima volta è stata trovata una funzione anche nel cervello adulto.
L’importante scoperta, pubblicata sulla rivista The Journal of Neuroscience, è frutto del lavoro del gruppo guidato da Stefano Bertuzzi, ricercatore dell’Istituto Telethon Dulbecco presso l’Istituto di Tecnologie Biomediche del CNR di Segrate, Milano. Alla ricerca, che ha usufruito anche di finanziamenti della Fondazione Cariplo, hanno partecipato due ricercatrici dello SCRI, l’Istituto di Ricerca sulle Cellule Staminali del San Raffaele di Milano, Rossella Galli e Angela Gritti.
È ormai un fatto assodato che nel cervello adulto esista una riserva di cellule staminali che rappresentano una speranza di cura per alcune malattie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer e il morbo di Parkinson.
Il segreto sta nel riuscire a farle crescere e moltiplicare in quantità sufficienti per sostituire le cellule malate e per indirizzarle a maturare in modo corretto.
Trovare il meccanismo che sblocca la loro crescita vuol dire avvicinarsi molto alla soluzione dell’arcano.
In condizioni normali una cellula staminale, nel momento in cui si divide in due cellule figlie, va incontro a due tipi di divisioni cellulari: una, cosiddetta simmetrica, in cui da una staminale originano due cellule staminali identiche alla madre, e una, detta asimmetrica, in cui da una staminale originano una cellula identica alla madre, e quindi staminale, e una cellula che invece abbandona lo stato di staminale e va incontro a maturazione in un determinato tipo cellulare.
Spiega Bertuzzi: “Senza Vax1 il normale equilibrio tra i due tipi di divisioni cellulari è sbilanciato: sono favorite in modo spropositato le divisioni simmetriche a scapito di quelle asimmetriche, con la generazione di cellule staminali in soprannumero”.
Questo significa che le riserve di staminali nel cervello aumentano.
Continua Bertuzzi: “Con questo lavoro i ragazzi del mio gruppo, ed in particolare José Miguel Soria, hanno dimostrato, con eleganti esperimenti, che Vax1 è un potente ostacolo per la moltiplicazione delle cellule staminali del cervello (neurali) adulte. Il risultato più sorprendente è che in assenza di Vax1 le cellule staminali adulte proliferano 100 volte di più”.
Lo studio è stato effettuato in un modello animale privato del gene Vax1 per poter capire gli effetti della sua assenza sullo sviluppo del cervello e il suo ruolo nel cervello adulto.
Vax1 non è il primo freno per cellule staminali trovato nel cervello, ma a oggi è il più potente: già due anni fa ricercatori Telethon dello SCRI guidati da Angelo Vescovi e coinvolti anche in questa ricerca, avevano scoperto che un altro gene, Emx2, agisce da freno biologico sulle staminali adulte: quando il gene è spento le cellule staminali sono in grado di moltiplicarsi in modo rapido, mentre, quando il gene viene acceso, le cellule diventano più mature e meno capaci di proliferare.
Questa scoperta contribuisce a risolvere uno dei problemi principali che ostacola la messa a punto di terapie a base di cellule staminali per le malattie neurodegenerative: la loro scarsa disponibilità.

COSÌ LE STAMINALI DEL CERVELLO LOTTANO CONTRO LA MORTE

Si nasconde in due proteine il segreto che permette alle cellule staminali del cervello di resistere alla morte: un kit di sopravvivenza presente soltanto in questo particolare tipo di cellule, destinate a trasformarsi in tutte le cellule presenti nel sistema nervoso centrale. Averlo finalmente scoperto, come ha fatto il gruppo dell’ Istituto Superiore di Sanità (ISS) coordinato da Ruggero De Maria, apre adesso una doppia via che in futuro potrà permettere di comprendere meglio tumori cerebrali molto aggressivi, come il glioblastoma, e fornire nuove armi contro malattie neurodegenerative, come quella di Parkinson e di Alzheimer. Una volta compreso, infatti, il meccanismo della fortissima resistenza delle staminali del cervello potrà essere disattivato per sconfiggere i tumori, oppure attivato per difendere le cellule nervose da aggressioni e lesioni.
La ricerca, condotta presso il Dipartimento di Ematologia, oncologia e medicina molecolare dell’ISS diretto da Cesare Peschle, è pubblicata sul Journal of Experimental Medicine . Il lavoro è nato dalla collaborazione con istituto neurologico Besta di Milano, università Thomas Jefferson di Filadelfia, università Federico II di Napoli e Istituto Mediterraneo di Oncologia di Catania e finanziata da Associazione italiana per la ricerca sul cancro (AIRC) e ministero della Salute.
Le proteine della sopravvivenza: «Quando avviene un danno nel cervello, le staminali possono resistere a stimoli che distruggerebbero altri tipi di cellule», ha osservato De Maria. All’origine di questa super-resistenza c’è la mancanza della «proteina della morte», chiamata caspasi 8, che spinge al suicidio tutte le altre cellule dell’organismo. Ma non basta: c’è una proteina-scudo, chiamata PED, che viene prodotta in grandissime quantità nelle cellule staminali del cervello ogni volta che compare una minaccia.
Nuove armi contro malattie neurodegenerative: avere scoperto le difese delle staminali del sistema nervoso avvalora, secondo De Maria, l’ipotesi dell’efficacia dell’utilizzo terapeutico delle staminali nella terapia delle malattie neurodegenerative. Una volta scoperte, queste difese, inoltre, aprono la strada alla possibilità di utilizzare lo stesso meccanismo che le controlla per proteggere le cellule adulte del cervello dalle malattie neurodegenerative.
Una nuova via contro i tumori cerebrali: la ricerca apre nuovi scenari «nella terapia delle malattie oncologiche», ha rilevato De Maria. «Le cellule staminali del sistema nervoso sono anche all’origine di tumori cerebrali, ci sono evidenze specifiche in proposito», ha aggiunto. Le staminali nervose, quindi, formano il tumore portandosi dietro il bagaglio che le rende quasi invulnerabili. Questo spiega, ha rilevato il ricercatore, perchè tumori cerebrali come il glioblastoma siano impossibili da curare e portino alla morte a un anno dall’insorgenza.
Partiti primi studi su tumori cervello: proprio nel laboratorio di De Maria hanno preso il via le prime ricerche sui tumori cerebrali, condotte alla luce della scoperta. I primi studi sono avvenuti in vitro su tessuti sani e colpiti da tumore, in collaborazione con la Neurochirurgia del policlinico Gemelli di Roma. Adesso è cominciata la seconda fase dello studio, nei topi, utilizzati come modello sperimentale di un tumore cerebrale, il glioma, utilizzando cellule staminali. L’obiettivo è creare un doppio blocco per queste cellule tumorali, prendendo come bersaglio sia la caspasi 8 sia la PED.

 

STATO ATTUALE DEGLI STUDI SULLE CELLULE STAMINALI NEURALI
DR. STEFANO PAGANO
Laboratorio di Neurobiologia- Istituto Nazionale Neurologico “Carlo Besta” di Milano

ETIMOLOGIA
Quando si parla di cellula staminale si fa una sorta di appropriazione indebita dal punto di vista linguistico.
Nella lingua inglese “stem” significa famiglia, ceppo; significa molte cose.
L’utilizzo del termine “staminale” nell’ambito della biologia per definire la cellula staminale come qualcosa di multipotente, di particolarmente indifferenziato, deriva dalla traslazione del termine “stem” dalla lingua inglese alla lingua italiana.
CARATTERISTICHE
Noi definiamo quindi le cellule staminali quelle cellule che presentano le suddette caratteristiche di staminalità.
Dal punto di vista biologico dobbiamo pensare a cellule immature che non presentano particolari e ben definite caratteristiche fenotipiche, che sono in grado sia di riprodurre se stesse, sia di dar luogo a dei progenitori, cioè a cellule un po’ meno immature ma ancora multipotenti.
In ultima analisi, queste cellule che possiedono caratteristiche di staminalità, sono in grado di differenziarsi in quei fenotipi di commissionamento per cui sono predisposte.
Se pensiamo alle cellule del sistema ematopoietico, cioè alle cellule degli organi in cui si formano i globuli del sangue (midollo osseo, tessuto linfoide), esse devono essere in grado di produrre  tutta la progenie e i fenotipi di cellule presenti nel torrente circolatorio; allo stesso modo le cellule staminali neurali devono necessariamente differenziarsi in cellule di carattere neurale.
A questo punto, però, bisogna porsi dei quesiti che rappresentano la chiave di svolta.
E’ vero, quasi tutti gli organi hanno un elevato potere autorigenerativo.
Sappiamo al contrario che il cervello dopo lo sviluppo embrionale ed il primo periodo post-natale, inizia gradualmente a perdere il numero delle sinapsi e la quantità di neuroni presenti. A questo punto ci si interroga sul significato della presenza, all’interno del sistema nervoso centrale, di cellule staminali con un potenziale in grado di curare, di riparare le cellule nervose quando poi, nelle patologie neurodegenerative, questo non avviene; ciò è apparentemente un contro senso.
PROPRIETA’
Quindi, perché esistono le cellule staminali? Qual è la loro funzione?
Le caratteristiche di staminalità sono state definite essenzialmente in questi quattro punti:
1.     essere cellule indifferenziate;
2.     avere un’elevata capacità di autorinnovamento, cioè di riprodurre se stesse praticamente all’infinito;
3.     dare luogo a fenotipi specifici di cellule che possono svolgere una funzione fisiologicamente utile;
4.     l’abilità di rigenerare tessuti eventualmente danneggiati.
IL LORO RUOLO E FONTI DI PRELIEVO
Le cellule staminali, in genere, sono presenti nel corpo umano durante l’embriogenesi, la formazione degli organi, il mantenimento dell’omeostasi degli organi (cioè il mantenimento dei valori normali della temperatura, della composizione del sangue, del tono cardio-vascolare…) e nella riparazione tessutale. Questo accade normalmente. E qui è necessario fare una primissima, ma fondamentale, distinzione fra quelle che sono le cellule staminali embrionali e le cellule staminali neurali.
Le cellule staminali embrionali hanno una vita di durata massima di 60 ore e si ottengono dalla fusione dello spermatozoo e dell’ovocita. Ciascuna di esse, se prelevata e trapiantata in utero, è in grado di generare, un intero individuo. Sostanzialmente queste cellule rappresentano il contenzioso della clonazione.
Le cellule staminali neurali sono prelevate da cervello fetale, tra la nona e la sedicesima settimana per ragioni legislative. La legge 194/ prevede l’interruzione di gravidanza al massimo entro tre mesi oppure, in caso di aborti terapeutici, anche per alcune settimane successive ai tre mesi.
Un’altra fonte di cellule staminali, di recentissima scoperta, sono quelle derivanti da soggetti adulti. Là dove persiste ancora un’ombra di neurogenesi, come l’epitelio del bulbo olfattivo e il giro dentato dell’ippocampo, è stato possibile isolare cellule staminali e ottenere delle linee cellulari stabili.
Esiste poi la famosa terza via, proposta dal Prof. Dulbecco, che però ha sollevato questioni di carattere etico-religioso e che consiste, sostanzialmente, nell’ introdurre in un ovocita il nucleo di una cellula somatica.
Le cellule staminali esistono e hanno una funzione di mantenimento dell’omeostasi degli organi (sicuramente del sistema ematopoietico) e sono anche utilizzate normalmente nella terapia, ad esempio, del mieloblastoma per le leucemie. In questi casi, la percentuale di successo terapeutico con il trattamento di progenitori ematopoietici è molto alta.
Esistono cellule staminali, ma questo è cosa di scarsa rilevanza, nell’intestino. Si suppone inoltre che esistano delle cellule con caratteristiche staminali anche nella cute e nel fegato.
LE POTENZIALITA’
La novità riguarda la possibilità che cellule staminali, indipendentemente dall’area di origine, siano in grado di esprimere tutti i fenotipi cellulari possibili.
Le cellule staminali si presentano come aggregato di cellule  chiamato neurosfera.
In questo modo, le cellule staminali appaiono nel loro stato di indifferenziamento: si aggregano formando queste sfere, simili a delle more e sotto questa forma crescono sostanzialmente per un tempo indefinito. Se cambiamo le condizioni di cultura, ecco che queste cellule sono in grado di esprimere tutti e tre i fenotipi presenti nel sistema nervoso centrale e periferico (neuroni, astrociti e oligodendrociti).
Le cellule staminali fetali sono state scoperte nel 1998, quindi neanche quattro anni fa. Questa scoperta ha ovviamente subito creato una forte tensione in termini di attesa di utilizzo terapeutico di questo materiale biologico. Un grandissimo scalpore suscitò il lavoro, pubblicato nel 1999 sulla rivista “Science”, di Angelo Vescovi dell’Istituto Nazionale Neurologico “Carlo Besta” di Milano che dimostrò come le cellule staminali del sistema neurale erano addirittura in grado di ricolonizzare il sistema ematopoietico danneggiato. In seguito a tale scoperta si sarebbe  potuto pensare alle cellule staminali neurali come alle cellule staminali per eccellenza, in grado di fare tutto. Purtroppo, questo non è risultato del tutto vero. Nell’aprile di questo anno un lavoro, pubblicato su “Nature Magazine” da alcuni ricercatori canadesi sostiene che questi clamorosi effetti di trasformazione biologica delle cellule staminali neurali sono sostanzialmente dovute al caso: rappresentano cioè  più un fenomeno stocastico che biologicamente rilevante. Ma forse, come spesso accade, la verità sta nel mezzo. TARGET DI IDENTIFICAZIONE
Recentemente, partendo proprio dai dati presentati da Angelo Vescovi nel 1999, ci siamo accorti che le cellule staminali neurali hanno una elevatissima plasticità biologica; esse sono in grado di esprimere diversi marcatori. Questi marcatori sono portatori di un elemento che consente di identificarle, di seguirne il percorso e la loro fissazione. Con un particolare tipo di colorazione abbiamo visto che esprimevano, ad esempio, l’indicatore CD34, un marcatore classico dei progenitori ematopoietici, oppure l’indicatore CD31, che è il marcatore tipico dell’endotelio immaturo.
Ridando una dimensione più logica e più proporzionata alla potenzialità e plasticità di queste cellule, si può sicuramente affermare che le cellule staminali neurali rimangono delle credibili candidate per la terapia delle patologie neurodegenerative.
MALATTIA DI PARKINSON
Per quanto riguarda la possibilità di trapianto di cellule staminali in soggetti affetti da morbo di Parkinson, si deve innanzitutto toccare gli aspetti più elementari. L’aspetto etico: è vero che è possibile utilizzare delle linee da soggetti adulti ma, fondamentalmente, la maggiore parte del materiale biologico utilizzato è di carattere fetale.
Come utilizzare le cellule staminali? Farle differenziare oppure non farle differenziare? Trapiantarle nelle condizioni di isolamento, così come sono, indifferenziate e poi identificare il target? Dove trapiantarle?
Attualmente le sorgenti di cellule trapiantabili per la malattia di Parkinson sono:
-         da midollare del surrene. Queste cellule, però, non sono in grado di secernere dopamina. Il loro effetto, anche da letteratura, non si è dimostrato particolarmente efficiente;
-         dal globo carotideo dove ci sono delle cellule dopaminergiche ma la loro vita è relativamente breve dopo il trapianto;
-         l’ipotesi di xenotrapianto: prelevare cellule di altre specie con la capacità di secernere dopamina;
-         neuroni fetali immaturi: neuroni prelevati dai feti già ad uno stadio differenziato;
-         cellule staminali.
I dati più confortanti sono arrivati finora dal trapianto di neuroni fetali immaturi.
Il risultato di un trapianto di cellule staminali neurali in pazienti parkinsoniani (2000- New England Journal Medicine) è stato paradossalmente negativo: i pazienti sembravano peggiorare: Essi presentavano discinesie e un aumento degli effetti collaterali abbastanza significativo. Questo, però, non dimostrava che il trapianto non fosse efficace ma, semplicemente, che queste cellule forse secernevano una quantità di dopamina in eccesso responsabile degli effetti indesiderati.
MODALITA’ DI TRAPIANTO
Il problema rimane ancora aperto: come e quando trapiantare le cellule staminali neurali? Cosa è necessario fare quando si trapiantano: una terapia farmacologica inibitoria o una lesione? L’ipotesi quindi del trapianto cellulare rimane tuttora aperta con  prospettive sicuramente positive.
All’Istituto “Carlo Besta” disponiamo dal 1997 di una banca di cellule staminali neurali, accreditata dalla Regione Lombardia, in accordo con tutti i criteri di sicurezza ISO 2001 imposti dalle leggi vigenti. In questa banca abbiamo linee cellulari che derivano da cellule fetali e da bulbo olfattorio adulto.
Riassumendo esistono essenzialmente quattro fonti di cellule staminali:
-         cellule fetali;
-         da bulbo olfattorio che potrebbero porre l’ipotesi di un autotrapianto. Il paziente stesso dona le proprie cellule attraverso un intervento che non richiede la craniotomia ma un intervento relativamente poco invasivo. Il paziente potrebbe in pratica ricevere le proprie cellule (prelevate ed espanse in vitro) numericamente sufficienti a ripopolare l’area danneggiata;
-         cellule del sistema ematopoietico (in sperimentazione);
-         cellule di origine extra-neurale.
Il trapianto cellulare deve necessariamente rimanere nelle mani del neurochirurgo, neuroradiologo e dei biologi.
Dove trapiantare le cellule staminali? A livello locale, a livello sistemico o a livello intra-cerebro-ventricolare?
Dipende ovviamente dalla patologia. A livello locale se si tratta di una malattia come il morbo di Parkinson; a livello sistemico se si pensa che ci sia una patologia cerebro-vascolare con la barriera ematocefalica aperta; a livello intra-cerebro-ventricolare se si pensa a patologie come la sclerosi laterale amiotrofica e, comunque, a patologie demielinizzanti.
I NOSTRI RISULTATI
A questo punto risulta interessante presentare quelli che sono a tutt’oggi i nostri dati sperimentali.
Da un numero statisticamente significativo di topi, abbiamo effettuato una bulboectomia, abbiamo cioè prelevato, per via stereotassica, uno dei due bulbi olfattori. Abbiamo isolato le cellule staminali prelevate ottenendo delle linee cellulari stabili. Successivamente, abbiamo creato un modello animale di morbo di Parkinson attraverso una lesione praticata, a livello della sostanza nera, con una specifica tossina (6-idrossidopamina) che porta a morte cellulare tutti i neuroni dopaminergici di questa area. Dopo un adeguato periodo di tempo, abbiamo ritrapiantato in questi animali le cellule staminali che erano state precedentemente isolate e siamo andati a valutare, nel tempo, sia l’aspetto comportamentale che istologico.
Perché comportamentale?
Quando si induce una lesione con la tossina 6-idrossidopamina si induce nell’animale un effetto comportamentale molto elegante. Incidendo i neuroni dopaminergici si ha una ipereccitazione di tutto l’asse talamo-corticale, cioè dell’area che è stata lesionata. Di risposta questi animali tendono a muoversi con movimento rotatorio, verso la direzione dove è avvenuta la lesione. Inoltre la somministrazione di levodopa induce nei topi una rotazione continua ed è stato rilevato, dal punto di vista sperimentale, che sussiste una relazione matematica tra l’entità della lesione e il numero di giri che questi topolini compiono.
Abbiamo quindi prelevato cellule staminali da bulbo olfattorio dei topolini, le abbiamo fatte differenziare, abbiamo valutato in vitro la loro capacità di differenziarsi in tutti e tre i fenotipi di cellule neurali e in particolare nel fenotipo neurochimico dopaminergico, cioè in grado di esprimere la tirosina idrossilasi, un enzima che converte il precursore in dopamina.
I risultati: il numero dei giri compiuto dagli animali trapiantati era praticamente meno della metà rispetto a quello degli animali di controllo (cioè a quello degli animali che non avevano subito un trapianto o avevano subito un trapianto con un altro stipite cellulare inerte).
Dall’analisi istologica, abbiamo estrapolato dati estremamente confortanti. Nel sito di impianto, le cellule trapiantate che avevamo marcato precedentemente con un intercalante nucleare (bromodesossiuridina), esponevano quasi tutte la capacità di secernere dopamina. Abbiamo osservato inoltre che anche quando ci siamo allontanati dalla zona del trapianto, e perfino a distanza di otto settimane, erano presenti cellule staminali trapiantate che avevano assunto un fenotipo francamente neurale. Erano state quindi capaci di muoversi nell’ambiente lesionato e di colonizzare anche distretti abbastanza lontani dal sito di lesione.
A questo punto concludo con una domanda piuttosto retorica: è possibile una terapia cellulare per il morbo di Parkinson? “Retorica” perché è quasi una necessità crederci.
L’Istituto “Carlo Besta” sta portando avanti due progetti finalizzati, finanziati dal Ministero della Salute, il cui obiettivo è di verificare la funzionalità delle cellule staminali neurali in modelli di malattia di Parkinson, di lesione del midollo spinale e di lesione cerebro vascolare.
Qualora i risultati di questi progetti si dimostrassero altrettanto confortanti come quelli finora ottenuti, l’Istituto “Carlo Besta” ha già concesso alla nostra Unità Operativa l’autorizzazione di effettuare i primi trapianti pilota su pazienti parkinsoniani.
Saranno poi solamente trials clinici e le valutazioni dei neurochirurghi e dei neuroradiologi a dirci quanto questa terapia sia concreta e fattibile.

TRAPIANTI DI CELLULE STAMINALI

Si sente parlare di trapianti di cellule staminali per risolvere la malattia di Parkinson. Cosa c'è di vero in tutto questo?

Di positivo, di vero, di giusto c'è molto, di concreto sull'uomo ancora molto poco.
Sono in corso sperimentazioni volte alle modificazioni di cellule germinali, di  cellule staminali, per renderle produttrici di dopamina, oppure di precursori della dopamina e, nello stesso tempo, per dare, a queste cellule, un comportamento biologico tale per cui, una volta inserite all'interno del cervello del paziente parkinsoniano, non solo non vengano rifiutate dal cervello, ma creino un net-work, cioè, si associno con tutti gli altri neuroni già preesistenti e praticamente comincino a funzionare.
Sono stati effettuati già degli impianti sull'uomo ma con risultati dubbi o scarsi a causa di tutta una serie di non conoscenze di tipo neurobiologico. Non erano cioè stati presi in considerazione tutta una serie di fattori che, poi, hanno portato al fallimento di questi impianti. In un futuro che è situabile fra 6/10 anni, potrebbe emergere  qualcosa di concreto anche per l'uomo. Sicuramente, è il grande futuro per la cura del morbo di Parkinson. 
Dr Andrea Landi- Neurochirurgo- Ospedale San Gerardo di Monza