La ricerca sulle cellule staminali in Svizzera

Quale futuro per una delle più grandi promesse della medicina moderna?

Massimiliano Bertacchi

Liceo Diocesano Breganzona

Indice: Pagina:

I. Premessa 2

II. Introduzione 3

1. Definizione di cellula staminale 3

2. Funzioni principali 3

3. Interesse medico 3

III. Piattaforme cellulari 4

1. Origini e tipi di staminali 4

2. Tabella riassuntiva delle caratteristiche 5

3. Cellule staminali bioingenierizzate (IPS) 6

4. Identificazione ed isolamento delle staminali 7

IV. Programma nazionale di ricerca 8

V. Alcuni casi nel dettaglio 11

1. Biozentrum Basel 11

2. Université de Genève 12

3. SWISS-AMI Cardiocentro Lugano 13

VI. Applicazioni delle staminali in terapia 14

1. Applicazioni particolari 14

2. Terapie esistenti 15

3. Terapie sperimentali 15

VII. Conclusione: Quale futuro per le cellule staminali? 16

VIII. Bibliografia 17

IX. Allegati 19

Immagine in copertina (1): Porträt des Nationalen Forschungsprogramms (NFP 63) Page 15

Parole: 4387

I. Premessa

Il mio interesse riguardo alle cellule staminali è nato in classe durante una lezione introduttiva di biologia su questo tema. La capacità di evolversi in un essere vivente a partire da una singola cellula e le grandi possibilità che promettevano, mi hanno subito affascinato e preso dalla curiosità mi sono fatto consigliare un libro, quello di Angelo Vescovi che ho poi utilizzato anche per questo lavoro. Questo libro non ha saziato la mia curiosità ma, al contrario, mi ha spinto a cercare sempre maggiori informazioni. Purtroppo mi accorgevo spesso che nei dibattiti (soprattutto di carattere politico) le idee si rivelavano confuse, in parte a causa di un disinformazione generale all’ infuori degli addetti ai lavori e d’altra parte perché mi rendo conto che ci sono grandi interessi in gioco e che quindi le parti in causa (ditte farmaceutiche, ricercatori, cosi come semplici profani intimoriti da scienziati che parrebbero giocare con la vita) rischiano di filtrare le informazioni a proprio vantaggio. Infatti le informazioni che avevo raccolto non corrispondevano alle affermazioni di alcuni “esperti” e tantomeno a quelle dei politici. Il lavoro di maturità è stata quindi l’occasione per approfondire un argomento che mi affascinava e del quale avevo già delle basi abbastanza solide su cui basare la mia raccolta di materiale, potendo cosi filtrare le fonti interessanti da quelle di tipo

propagandistico. E stato questo proposito molto importante riferirmi a fonti affidabili come i siti della confederazione, alcune enciclopedie e cercando quanto più possibile il contatto diretto con i ricercatori e le università. A questo livello ho incontrato non poche difficoltà visto che nonostante la grande disponibilità di alcuni medici a prevalere è spesso la grande riservatezza e i ritmi pressanti della ricerca. Cosi facendo ho potuto farmi un idea abbastanza chiara della situazione della ricerca almeno a livello Svizzero. Il mio lavoro quindi mira ad esporre una sintesi sullo stato della ricerca concernente le cellule staminali in Svizzera e ipotizzare, per quanto possibile, quale futuro possano avere queste cellule. Intendo quindi parlare degli ultimi sviluppi nei principali centri di ricerca universitari svizzeri che sviluppano ricerche in questo campo. Inevitabilmente affrontando questo argomento ci si scontra con una serie di problemi etici, premetto che non intendo affrontare l’argomento da questo punto di vista. Nell’ambito di questo lavoro ho riscontrato alcune difficoltà ad approfondire argomenti che richiedono conoscenze superiori a quelle di un liceale e quindi ho cercato di mantenere il discorso ad un livello di analisi generale senza entrare in modo troppo approfondito negli aspetti tecnici.

II. Introduzione

Di seguito spenderò alcune parole per descrivere la natura delle cellule staminali e il loro funzionamento cosi da fornire alcune informazioni essenziali per la comprensione degli sviluppi di questo lavoro1. 1. Definizione di cellula staminale2

Le cellule staminali sono “cellule progenitrici” (non specializzate) in grado, da una parte di generare le cellule differenziate del nostro corpo (“Arbeitszellen”) e allo stesso tempo di rinnovare se stesse. Fanno questo attraverso la cosiddetta divisione cellulare asimmetrica dove una cellula produce due cellule figlie diverse: una si sviluppa come “Arbeitszelle” (linea di cellule specializzate in grado di sviluppare uno specifico tessuto) l’altra nuovamente come cellula staminale. Le cellule staminali possono trovarsi a diversi livelli di specializzazione. Più la cellula è specializzata e meno saranno i tessuti che sarà in grado di sviluppare. 2. Funzioni

Possiamo identificare tre funzioni principali delle cellule staminali: quest’ultime permettono la formazione degli organi nelle prime fasi di vita, cosi come l’accrescimento dell’organismo negli anni successivi. Seconda funzione è quello di rimpiazzare le cellule di tessuti danneggiati (a questo scopo sono adibite le staminali adulte del nostro corpo). L’ultima funzione è quella di combattere l’invecchiamento del corpo provocato dall’accumulo di errori (anche il nostro corpo

1Riporto una spiegazione più completa e dettagliata

nell’allegato n° 1 2 Definizione rielaborata da: "Cellula staminale"

Enciclopedia Encarta Microsoft® Student 2009 e da GEN-Dialog “Stammzellforschung” Juni 2008

rispetta il secondo principio della

termodinamica1) dovuti alle continue trascrizioni del codice genetico. Le nuove cellule si originano dalle staminali che sono indifferenziate e quindi il rischio di accumulare errori è fortemente ridotto. 3. Interesse medico

Il punto centrale resta il loro interesse in campo medico, infatti le cellule staminali potrebbero rivoluzionare la medicina rigenerativa che si occupa principalmente di riparare i danni all’organismo e di curare malattie fino ad ora incurabili, come ad esempio il Parkinson o il Diabete di tipo 1 (come verrà approfondito in seguito). Questo grazie alla loro capacità di ricreare svariati tipi di tessuti e di integrarsi nei tessuti originali. I meccanismi non sono però automatici e quindi ancora oggetto di studio.

Immagine 2: Cellule staminali embrionali nelle prime fasi dello sviluppo embrionale (Enciclopedia Microsoft Encarta 2009 voce: “cellule staminali”)

III. Piattaforme cellulari3

Nell’ ambito dell’applicazione medica delle cellule staminali è indispensabile identificare i diversi tipi di cellule interessate e le loro proprietà che implicano dei vantaggi e degli svantaggi in ottica terapeutica. Riporto quindi di seguito i principali tipi di staminali studiate proponendo un mio personale schema generale di classificazione4 e le rispettive caratteristiche finora conosciute. 1. Origini e tipi di staminali

In base all’origine è possibile distinguere cinque diverse categorie di cellule staminali:

Staminali embrionali (autologhe ed eterologhe)

Staminali perinatali (cordonali)

Staminali fetali

Staminali adulte

Staminali bioingenierizzate (IPS, VSEL)

3 Con “piattaforme cellulari” si intende l’utilizzo di

cellule staminali come base per lo sviluppo di nuovi tessuti 4 Informazioni sulla base di appunti presi ad una

giornata al Cardiocentro di Lugano (dove ho potuto seguire dei processamenti in laboratorio e alcune presentazioni. Le informazioni sono state poi completate dall’ Enciclopedia Encarta Microsoft® Student 2009

Con “autologhe” si indicano cellule per le quali coincide il paziente d’origine e di destinazione, mentre le cellule “eterologhe” sono cellule con origine diversa dal paziente che necessita il trapianto.

Alla pagina seguente è riportata una tabellamostrante le principali caratteristiche dei tre tipi di cellule staminali. Illustrandone i vantaggi e gli svantaggi che implica il loro utilizzo per nel campo della ricerca e in ottica terapeutica.

Immagine 3: Cellule staminali cordonali (Porträt des Nationalen Forschungsprogramms)

(

Immagine 4: Cellula staminale del midollo osseo ripresa con microscopio elettronico a scansione (Porträt des Nationalen Forschungsprogramms)

Staminali Perinatali

Staminali Embrionali

Staminali Adulte

Tabella 1.2 Elaborata a partire dal libro: “la cura che viene da dentro”, (Angelo Vescovi, Mondadori 2005) e appunti presi al Cardiocentro di Lugano.

0

Tabella 1.2 Elaborata a partire dal libro: “la cura che viene da dentro”, (Angelo Vescovi, Mondadori 2005) e appunti presi al Cardiocentro di Lugano.

0

3. Cellule staminali bioningenierizzate

Un altro tipo particolare di cellule staminali è quello delle IPS5 che vengono prodotte in laboratorio e sono frutto dei più recenti sviluppi scientifici. Ci sono due modi per ottenerle e questo partendo da cellule adulte differenziate che vengono fatte regredire ad uno stato embrionale.

- Kerntransfer: Il primo metodo è

quello di rimuovere il nucleo da un oocita ed inserirvi il nucleo di una cellula somatica del corpo. In questo modo le strutture dell’oocita utilizzano le informazioni geniche del nucleo somatico per riprodurre il tessuto.

- Nuclear reprogramming: Le stesse

possono essere ottenute anche partendo da alcuni semplici fibroblasti6. Utilizzando dei vettori virali vengono trasferiti dei fattori di pluripotenza alla cellula. In poche parole si fa regredire la cellula ad uno stato meno specializzato in modo che possa riprodurre alcuni tessuti necessari. Le cellule così trasdotte (in cui è stata indotta la pluripotenza) sono, come caratteristiche, molto simili alle cellule embrionali ma hanno origine da cellule somatiche.

Esistono però dei problemi di utilizzo di queste cellule. Il primo fattore di rischio è l’utilizzo di un virus come vettore: questo potrebbe rivelarsi patogeno. Secondo fattore è la pericolosità del processo di trasduzione che può

5 Cellule pluripotenti indotte o anche dette cellule

staminali bioingenierizzate vedi anche http://it.wikipedia.org/wiki/cellule_staminali_pluripotenti_indotte (13.08.2010) 6 Cellule del tessuto connettivo responsabili alla

sinterizzazione di proteine che produco fibre

provocare dei mutamenti nel patrimonio genetico della cellula (c’è la possibilità di creare dei potenziali errori). Inoltre non è ancora risolto inoltre il problema di indirizzare le cellule verso uno sviluppo preciso e non casuale. Per questi motivi al momento la sperimentazione di IPS Cells è limitata ai topi.

Immagine 5: Ottenimento di staminali pluripotenti (GEN-DIALOG “Stammzellforschung”, Juli 2008).

0

Immagine 6: Vengono qui evidenziate le regioni dove sono state identificati i principali gruppi di staminali adulte nell’essere umano. (Nature Reviews: Molecular cell Biology http://www.nature.com/nrc/posters/index.html)

4. Identificazione ed isolamento delle cellule staminali

Esistono diversi approcci per l’identificazione delle cellule staminali. Ultimamente si preferisce isolarle per la loro grandezza e solo in un secondo momento utilizzando dei marcatori di superficie. Le cellule staminali sono riconoscibili perché molto più piccole delle altre cellule e perché meno sviluppate nel citoplasma. Si identificano seguendo quindi tre fasi: 1) Ricerca per dimensioni cellulari 2) Identificazione per marcatori di superficie

(sono cellule indifferenziate quindi per questo passaggio si riscontrano diverse difficoltà)

3) Verifica della pluripotenza

Per l’isolamento delle cellule staminali si utilizza il cosi detto “processamento delle cellule7”. Questo consiste nel susseguirsi di più centrifugazioni (a diverse temperature) intercalate ad alcune filtrazioni. Infine è necessaria una verifica del numero delle cellule vitali.

7 Vedi appunti presi al Cardiocentro: “Processamento

di un campione di midollo osseo” (allegato n°3)

0

IV. Programma nazionale di ricerca (NFP) 8

Il Programma nazionale di ricerca (PFP

63)9 fornisce una linea guida chiara degli studi attualmente in corso. Il suo scopo primario è quello promuovere e coordinare la ricerca in campi di interesse nazionale a livello delle diverse università svizzere. Nel caso specifico il NFP 63 si occupa della ricerca sulle “cellule staminali e medicina rigenerativa”. La durata del progetto è di cinque anni ( i risultati verranno pubblicati nel 2015) e mette a disposizione dei ricercatori 5 milioni di franchi. Lo scopo finale è quello di raggiungere delle applicazioni pratiche e affidabili delle cellule staminali.

Cellule staminali e sviluppo degli organi: studio della differenziazione cellulare e dei meccanismi molecolari correlati (regolazione genica)

Definizione della plasticità e individuazione delle nicchie delle cellule staminali

Ruolo nella rigenerazione di tessuti danneggiati : questo punto è quello che più si avvicina alle applicazioni pratiche ed è quello che si occupa di studiare come queste cellule si comportino nel caso di tessuti danneggiati e dei meccanismi d’applicazione e di integrazione delle cellule nei tessuti.

Analisi e comparazione di cellule staminali normali e anomale:

8 Informazioni tratte dalla Broschüre “Stammzellen

und regenerative Medizin“ 9 Vedi sito ufficiale: www.nfp63.ch

non di rado si verifica la formazione di tumori causata proprio da queste cellule. E’ quindi importante capire cosa le porti ad uno sviluppo incontrollato e riuscire ad isolare dei marcatori tumorali che ne identifichino la posizione.

Problemi giuridici ed etici: in Svizzera l’aspetto giuridico è uno dei principali motivi del ritardo che si riscontra nel nostro paese nei confronti di altri come gli USA.

In Svizzera la ricerca procede parallelamente sia sulle staminali adulte (negli esseri umani e negli animali) che sulle staminali embrionali (principalmente sugli animali, quella su embrioni umani è limitatissima e si concentra tutt’al più sui meccanismi di divisione cellulare in laboratorio senza pratiche dirette su persone).

Il NFP coordina 12 progetti10 in 5 centri universitari svizzeri. Ne farò un elenco con una breve descrizione. Le informazioni non sono troppo approfondite in quanto gli studi sono in corso e non

10

La sintesi dei 12 Progetti del NFP é una libera sintesi della descrizione del fascicolo „Stammzellen und regenerative Medizin (NFP36)“ dove è possibile trovare informazioni più approfondite.

Immagine 7: Cellule staminali embrionali (Porträt des Nationalen Forschungsprogramms NFP 63)

0

è possibile ottenere informazioni più precise. In questi progetti non sono previsti tentativi clinici che possono però essere condotti in modo indipendente all’interno di altre sezioni delle università o dei centri di ricerca. 1. Inselspital, Bern:

ricostituzione dei vasi sanguigni. Viene effettuato un lavoro sulle ischemie (che provocano un minor afflusso di sangue ai tessuti, questo oltre a danneggiarli provoca stress al cuore e può provocare un infarto). Il tentativo di questo progetto è quello di stimolare cellule staminali adulte per ricostruire i vasi senza dover ricorrere ad un trapianto. Questo procedimento potrebbe rivelarsi molto utile per casi di infarto e aterosclerosi.

2. Biozentrum, Universität Basel11: gran parte delle risorse impiegate a Basilea si concentrano sullo studio di malattie del cervello. Uno dei grossi problemi nell’utilizzo delle staminali per le sperimentazioni in questo organo è che sembra essere necessario utilizzare staminali embrionali che però provocano nella maggior parte dei casi la crescita incontrollata delle cellule e quindi la formazione di tumori. Prima di ipotizzare una qualsiasi terapia è necessario capire come prevenire questo problema. Al momento si procede con analisi genotipiche di staminali normali e anomale nei topi.

3. Universität, Basel:

qui viene analizzato il sistema immunitario nei casi di deficienza immunitaria dovuta all’inefficacia dei linfociti T. Questi vengono prodotti all’interno del timo dove si trovano delle staminali specifiche. Studiare queste cellule particolari potrebbe portare a sviluppare terapie per pazienti con il timo

11

Le due immagini sono tratte dal “Biennial report 2008-2009” del Biozentrum Basel.

danneggiato e allo stesso tempo permetterebbe di potenziare il sistema immunitario.

Immagine 8: Neuroni umani ottenuti da cellule staminali embrionali

Immagine 9: Ricostruzione tridimensionale di una sinapsi che crea un collegamento con un neurone motorio

0

4. Fridrich Miescher, Institut Basel: questo team studia le prime fasi di vita dell’embrione e il ruolo delle PcG (Polycomb Group) proteine regolatrici dello sviluppo embrionale che sembrano essere implicate nell’attivazione/disattivazione di dati geni.

5. Universitätspital, Basel: questo gruppo si occupa di elaborare soluzioni ai problemi giuridici ed etici dell’utilizzo di queste cellule.

6. Universität Zürich: qui ci si concentra sulla comunicazione tra le cellule nervose. Oltre all’analisi vera e propria dello sviluppo delle cellule neuronali a partire da staminali adulte del cervello si stanno studiando delle pratiche per attenuare i sintomi del morbo di Parkinson e degli ictus. Il grande ostacolo che si riscontra è quello della sopravvivenza delle staminali nel cervello dopo il trapianto. Il team di Zurigo si occupa di studiare quali siano i presupposti e le condizioni necessarie alla sopravvivenza di queste cellule per un futuro impiego in un trapianto.

7. ETH Zürich: all’ETH si sta lavorando alla produzione di biomateriali utilizzando diverse piattaforme cellulari (si parla di “bakterielle Cellulose”) che vengono utilizzate per la ricostruzione di tessuti danneggiati.

8. Universität und ETH Zürich: si é da tempo osservato come nel caso specifico delle staminali neuronali, esse non siano in grado di riprodurre tutte le cellule del cervello. La selezione sembrerebbe essere dovuta alla posizione delle cellule nel cervello. Lo scopo è quello di creare una mappatura dettagliata e caratterizzare le specifiche cellule neuronali.

9. Universität Zürich: nel tessuto epiteliale oltre alle già conosciute “cellule della pelle” sono state trovate un altro tipo di staminali, le NCSC (Neural Crest Stem Cells), queste possono specializzarsi in un numero molto ampio di tessuti e non sembrano essere indispensabili per il rinnovo della pelle . Si cerca quindi di capire quale sia il loro potenziale.

10. Université de Lausanne:

si lavora, in questo caso, sui casi di infarto cardiaco. Se a Lugano si sta sperimentando con delle iniezioni intracoronariche di staminali in locus, a Losanna si punta più sulla stimolazione delle staminali cardiache del paziente per favorire il recupero del miocardio dopo un infarto (cosa che non avviene automaticamente nell’ organismo).

11. EPF Lausanne: si è scoperto che alcuni geni sono responsabile del controllo dell’attività di altri gruppi di geni durante la specializzazione di una cellula. Essi decidono quali geni devono essere attivati o devono rimanere inattivi, così da causare il differenziamento della cellula.

12. Université Genève: a Ginevra gli sforzi si concentrano principalmente sullo studio delle malattie ereditarie. Per esempio questo team sta elaborando una terapia sperimentale per curare il diabete di tipo 1 (oggi viene controllato con l’iniezione diretta di insulina che però elimina i sintomi ma non risolve il problema). Il problema del diabete di tipo 1 è l’assenza totale o parziale delle cellule β nelle isole di Langerhans del pancreas (cellule produttrici di insulina). Nei topi si è notata la capacità di rigenerarle dopo un danno, anche molto importante, a partire da cellule diverse (staminali adulte). A Ginevra si tenta di riprodurre lo stesso

fenomeno nell’essere umano cosi da risolvere il problema del diabete.

V. Alcuni casi nel dettaglio

A questo punto penso sia interessante esporre alcuni casi in modo più dettagliato. La scelta di questi tre casi è stata determinata in parte dal fatto che risultano particolarmente interessanti e rappresentativi dell’avanzamento della ricerca e in parte dalla disponibilità di informazioni e della collaborazione dei medici responsabili che mi hanno facilitato il lavoro di sintesi. 1. Biozentrum Basel12

Il Biozentrum-Basel si concentra sullo

sviluppo delle cellule staminali neuronali affiancato da un importante lavoro sulle staminali embrionali per studiare i processi di formazione del sistema nervoso.

Yves-Alain Barde e il suo Team studiano come le cellule staminali embrionali si sviluppano in cellule neuronali e sono riusciti ad isolare un importante fattore di sviluppo delle cellule neuronali chiamato BDNF.

“Stiamo studiando come delle cellule staminali embrionali si sviluppano in specifiche cellule del cervello. Inoltre queste cellule sono l’unica nostra possibilità per ottenere le cellule neuronali per investigare dei modelli di malattia. Dovendo essere realistici siamo ancora lontani da un’applicazione medica. Abbiamo, però, motivi di credere che grazie a queste cellule sarà possibile trattare meglio malattie come il Parkinson, Alzheimer o tumori al cervello”13.

12

Informazioni per tutto il capitolo prese da Biozentrum Basel: “Biennial report 2008-2009. Research Group Yves-Alain Barde” www.biozentrum.unibas.ch 13

Yves-Alain Barde dell’articolo “Der hartnäckige Wissenschaftler“ tradotto da

Allo scopo di comprendere meglio disfunzioni e meccanismi di sviluppo del cervello si sta studiando il ruolo di alcuni importanti fattori di crescita, come ad esempio le Neurotrofine14, il cui compito è quello di decidere quali neuroni durante lo sviluppo devono sopravvivere e quali morire. Le neurotrofine sono utilizzate per stimolare lo sviluppo di nuovi neuroni e dendriti. Lo studio di come si sviluppano i neuroni è condotto parallelamente su topi e sugli uomini, inoltre il lavoro in vivo è completato dal lavoro su linee cellulari in vitro.

www.biozentrum.unibas.ch/bionews/documents/barde.pdf (06.03.2010) 14

http://www.pianetachimica.it/mol_mese/mol_mese_2005/08_Neurotrofine/Neurotrofine_1_ita.htm (13.08.2010)

Immagine 10: Inizio dello sviluppo embrionale subito dopo la fertilizzazione dell'oocita (Biennal report Biozentrum-Basel)

0

Le ES (Embrionyc Stemmcells) del topo possono essere “addomesticate” per generare pure popolazioni di progenitori neuronali (corrispondenti a quelli presenti nello sviluppo della corteccia cerebrale del topo). Questi progenitori generano in vitro delle popolazioni di neuroni uguali a quelli che si ritrovano in vivo durante lo sviluppo. Queste colture vengono utilizzate per studiare l’impatto dei geni nello sviluppo e funzionamento del Sistema nevoso centrale. “Dato lo straordinario potenziale di utilizzo di ES come strumento di scoperta, e la possibilità di riprogrammare cellule somatiche umane in cellule pluripotenti, il nostro gruppo sta utilizzando ES umane per esplorare risultati simili a quelli ottenuti con ES di topo. Nonostante il protocollo non abbia ancora raggiunto la stabilità ottenuta con le ES di topo sappiamo che di principio si possono ottenere risultati simili”15. Nonostante il grande ottimismo ci si imbatte ancora in un grosso problema: l’isolamento e la coltivazione delle ES e l’intensiva preparazione porta spesso ad osservare la formazione di teratocarcinomi (tumori maligni). Questi tumori possono riprodurre cellule specializzate (dei tre foglietti embrionali) e non. Anche cellule isolate e indifferenziate possono creare dei teratocarcinomi secondari. A questo problema altri gruppi stanno cercando una soluzione (come già accennato nel capitolo sul NFP). Un altro campo in cui si sta lavorando a Basilea è quello dell’identificazione delle sostanze che interagiscono con le staminali. A questo proposito si può parlare di fattori che influenzano la regolazione intrinseca ed estrinseca delle cellule: la loro individuazione permetterà di comprendere meglio i meccanismo cellulari. Sono state trovate diverse proteine e enzimi alcuni dei quali sembrano essere fattori diretti della

15

Yves-Alain Barde „Biennial report Biozentrum Basel“ (Traduzione)

totipotenza (ad esempio Nanog16) e sono interessanti per le IPS cells. La ricerca a Basilea affianca alle sperimentazioni con i topi quelle con Drosophila. In essa le cellule staminali neuronali (neuroblasti) sono simili alle cellule staminali dei vertebrati per quel che riguarda “l’auto rinnovamento” e la capacità di produrre molti differenti tipi di neuroni e cellule gliali. Il Team di Heinrich Reichert si occupa di analizzare i meccanismo di sviluppo con i quali i neuroblasti generano le specifiche linee delle unità del cervello. Questo procedimento ricorda quello dei mammiferi dove le cellule staminali neuronali sono progenitori primari che aumentano per mitosi asimmetrica il numero dei progenitori secondari. Su drosophila si stanno facendo pure degli esperimenti di ingegneria genetica. Quello che risulta interessante è quindi la vastità di studi che si stanno compiendo allo scopo di comprendere meglio il funzionamento e la formazione del nostro sistema nervoso, che rimane il più complesso e il più misterioso del nostro organismo. Si sa infatti ancora pochissimo sui suoi meccanismi e le disfunzioni che lo colpiscono portano spesso alle malattie più difficili da combattere. Tutti questi sforzi sono quindi sempre finalizzati al raggiungimento di terapie efficaci contro le malattie neurodegenerative.

16

Vedi allegato n°4

0

2. Université de Genève17

A Ginevra si sta lavorando sulle fasi di formazione e sviluppo del sistema nervoso. Parallelamente a Basilea si analizzano i casi di malattie neurodegenerative come il Parkinson. Se a Basilea si stanno facendo esperimenti su cavie animali a Ginevra si preferisce lavorare con esperimenti di laboratorio. Sono stati fatti diversi tentativi con staminali embrionali che sembrano aver dato ottimi risultati. In tre o quattro anni si spera di poter iniziare con dei test clinici sull’uomo. Il punto principale che interessa i team di Ginevra è l’ottenimento in vitro di desiderate cellule specifiche. Quest’aspetto è sicuramente essenziale per poter sperare in qualsiasi applicazione delle staminali su di un paziente. D’altra parte è importante capire come ottenere tessuti più complessi ma soprattutto come essi comunicano tra di loro cosi da poter attuare dei futuri trapianti. In questo caso, però, si è solo agli inizi. Il secondo punto su cui si sta lavorando intensamente è quello della formazione dei tumori da parte di cellule staminali. Un aspetto interessante è rappresentato dal fatto che la maggior parte dei morti per cancro non sono dovuti al tumore primario ma dalla formazione di metastasi nel corpo. L’identificazione delle staminali “impazzite” che le generano permetterebbe l’elaborazione di nuove strategie contro il cancro. A differenza delle terapie attuali che pur essendo estremamente aggressive possono solo ridurre il tumore senza però eliminarlo (eliminano le cellule proliferanti) si potrebbe mirare all’eliminazione diretta delle cellule cancerose. Sono state individuate le proteine che regolano il numero di staminali tumorali che

17

Informazioni prese dal fascicolo “Swiss Stem Cell Network”ricevuto dall’ UniGe e per l’approfondimento sull’aspetto proteico della formazione dei tumori vedi articolo “Régulation des cellules-souches” http://www.unige.ch/presse/communiques/08-09/CdP090427.html (19.09.2010)

devono proliferare. GLI 1 è responsabile dei segnali extracellulari per la proliferazione delle cellule e PS3 che al contrario è implicata nella soppressione delle cellule incontrollate (neutralizza l’attività di GLI 1). Nel caso specifico del cervello queste due proteine sono in continua competizione mantenendo una specie di equilibrio (si parla di “Boucle inhibitrice”), questo è determinante nella possibilità di formazione di un tumore o di una metastasi celebrale. Nei tumori avviene che PS3 muta e l’equilibro si sposta a favore di GLI 1 e quindi c’è un aumento della proliferazione di cellule staminali. L’obbiettivo primario è quello di identificare i regolatori di GLI 1 per il ristabilimento dell’equilibrio. 3. SWISS-AMI Cardiocentro Lugano18

Nel 2004 è stato effettuato il primo trapianto di cellule staminali in un paziente che aveva subito un infarto cardiaco. Da allora è stato avviato un progetto di controllo per la sicurezza dei trapianti STIM (Stem cell Transplation in Ischemic Myocardium) dove si è constatato che non vi erano effetti indesiderati. Non si era però verificata l’efficacia del trattamento. Con il progetto SWISS-AMI (Swiss multi center Intracoronary Stem cells Study in acute Myocardial Infarction) dove sono sottoposti allo studio 150 pazienti (compresi un piccolo gruppo di controllo) si cerca di comprendere se questo tipo di intervento porti realmente a dei risultati. A Lugano vengono preparate le colture cellulari dopo l’isolamento dal midollo osseo19 che vengono poi inviate a Lucerna dove avviene il trapianto. Lo studio dei risultati avviene a Lucerna e Zurigo. Le cellule staminali cardiache trapiantate nel paziente (per via intracoronarica) dovrebbero

18

Giornata al cardiocentro di Lugano, fascicolo

“Infarto e insufficienza cardiaca” e “ SWISS_AMI to CARDIASTIM” 19

In allegato si può trovare un mio resoconto della giornata passata al Cardiocentro “Processamento di un campione di midollo osseo per ottenere cellule mononucleate” (allegato n°3)

permettere di risolvere il problema della disincronia cardiaca e della paralisi parziale del miocardio dovute all’infarto. Questo progetto è importante perché le conseguenze di un infarto cardiaco (mancanza di cardiomiociti) è la principale causa di morte nel nostro paese. Un riscontro positivo di questo progetto (che dovrebbe pubblicare i primi risultati nel corso del 2011) potrebbe rappresentare un incredibile passo avanti nel trattamento dei pazienti vittime di infarto.

VI. Applicazioni delle staminali in terapia

A questo punto, dopo aver parlato dei

diversi studi che si stanno svolgendo parallelamente in tutta la Svizzera, è importante parlare di cosa sia concretamente possibile fare oggi con queste cellule e quali siano le aspettative a corto termine su di esse. 1. Applicazioni particolari20

Si tratta di un esempio estremamente

interessante; al posto di utilizzare le staminali stesse come piattaforma cellulare, si utilizza la matrice extracellulare dell’organo che necessita di trapianto. L’organo in questione (per ora gli esperimenti sono stati fatti su cuore e trachea) viene completamente decellularizzato. Per esempio vengono utilizzati dei cuori non trapiantabili (es. ipertrofici) e si perfondono attraverso le coronarie con dei detergenti (decellularizzazione). I detergenti per la decellularizzazione seguono la circolazione normale del sangue all’interno del cuore. Viene cosi mantenuta solo la struttura fibrosa del cuore e con essa le geometrie delle camere. Questa struttura viene disseminata

20

Appunti presi durante una presentazione al Cardiocentro

da cellule staminali cardiache (staminali adulte) del paziente (cellule autologhe). Le cellule si sviluppano sulla matrice extracellulare e si formano dei progenitori cardiaci. La crescita delle cellule è evidente e dopo solo otto giorni il cuore comincia a battere con una funzionalità intorno al 2%. Questa tecnica avrebbe due enormi vantaggi: il primo è l’importante aumento di disponibilità di cuori, infatti un grandissimo numero di cuori non trapiantabili diventerebbero disponibili. Il secondo vantaggio è che le cellule sviluppatesi sulla matrice extracellulare sono quelle del ricevente e quindi il cuore verrà riconosciuto dal sistema immunitario come un proprio organo, eliminando il problema del rigetto. Nel caso del cuore non sono ancora stati effettuati trapianti in quanto non si è ancora raggiunta una funzionalità sufficiente. E’ stata però già impiantata una trachea in un bambino ricavata con lo stesso procedimento21.

21

Vedi in allegato l’articolo del Corriere del Ticino del 20.03.2010: „Trachea, primo trapianto in un bambino” (all. n°5).

Immagine 12: Immagine al microscopio elettronico di cellule staminali del midollo osseo (http://epigenome.eu/it/2,8,640)

0

VII. Applicazioni delle staminali in terapia

A questo punto, dopo aver parlato dei

diversi studi che si stanno svolgendo parallelamente in tutta la Svizzera, è importante parlare di cosa sia concretamente possibile fare oggi con queste cellule e quali siano le aspettative a corto termine su di esse. 2. Applicazioni particolari22

Si tratta di un esempio estremamente

interessante; al posto di utilizzare le staminali stesse come piattaforma cellulare, si utilizza la matrice extracellulare dell’organo che necessita di trapianto. L’organo in questione (per ora gli esperimenti sono stati fatti su cuore e trachea) viene completamente decellularizzato. Per esempio vengono utilizzati dei cuori non trapiantabili (es. ipertrofici) e si perfondono attraverso le coronarie con dei detergenti (decellularizzazione). I detergenti per la decellularizzazione seguono la circolazione normale del sangue all’interno del cuore. Viene cosi mantenuta solo la struttura fibrosa del cuore e con essa le geometrie delle camere. Questa struttura viene disseminata da cellule staminali cardiache (staminali adulte) del paziente (cellule autologhe). Le cellule si sviluppano sulla matrice extracellulare e si formano dei progenitori cardiaci. La crescita delle cellule è evidente e dopo solo otto giorni il cuore comincia a battere con una funzionalità intorno al 2%. Questa tecnica avrebbe due enormi vantaggi: il primo è l’importante aumento di disponibilità di cuori, infatti un grandissimo numero di cuori non trapiantabili

22

Appunti presi durante una presentazione al Cardiocentro

diventerebbero disponibili. Il secondo vantaggio è che le cellule sviluppatesi sulla matrice extracellulare sono quelle del ricevente e quindi il cuore verrà riconosciuto dal sistema immunitario come un proprio organo, eliminando il problema del rigetto. Nel caso del cuore non sono ancora stati effettuati trapianti in quanto non si è ancora raggiunta una funzionalità sufficiente. E’ stata però già impiantata una trachea in un bambino ricavata con lo stesso procedimento23. Utilizzando questa tecnica si spera di poter un giorno ricostruire la maggior parte degli organi del corpo aumentando cosi considerevolmente la quantità di organi idonei ad un trapianto. 3. Terapie esistenti24

Tra le terapie già esistenti troviamo quelle

che riguardano i trapianti delle staminali ematopoietiche. Queste vengono attuate per esempio dopo la chemioterapia per ricostruire il midollo osseo. Altra terapia esistente è quella che riguarda le staminali della pelle per ricreare in vitro epidermide da usare in casi di gravi ustioni (si utilizza un trapianto autologo). In questi due casi le staminali permettono di migliorare le possibilità di guarigione e la qualità di vita del paziente.

23

Vedi in allegato l’articolo del Corriere del Ticino del 20.03.2010: „Trachea, primo trapianto in un bambino” (all. n°5). 24

Sia per le terapie esistenti che per quelle sperimentali vedi fascicolo SSCN http://www.sscn.unige.ch/documents/flyer/francais.pdf (19.09.2010) e il libro “La cura che viene da dentro” (Di: Angelo Vescovi edito Mondadori 2005)

4. Terapie sperimentali

Possiamo identificare due tipi di

interventi; il primo è quello di trapiantare staminali come sostegno ad un tessuto danneggiato. Tra queste troviamo l’iniezione di staminali ematopoietiche nel tessuto cardiaco in caso di infarti (vedi SWISS-AMI Lugano). Altri tentativi si stanno facendo per rigenerare il midollo in seguito a lesioni spinali (non ancora applicati sull’uomo), così come trapianti di staminali per rigenerare le cellule delle isole di Langerhans del Pancreas cosi da stimolare l’autoproduzione di insulina nei diabetici. Cellule staminali adulte sono impiegate pure per tentare di curare difetti o lesioni alla retina. Infine si possono citare i tentativi che riguardano i trapianti di cellule staminali neuronali per le cure di malattie neurodegenerative come Parkinson ed Alzheimer (anche queste momento limitate agli animali). Il secondo tipo di intervento riguarda l’impiego di staminali per combattere i tumori25. È stato identificato un gene che consente alla cellula di produrre dei recettori di una proteina con proprietà “killer” in grado di eliminare le cellule tumorali. Questo gene viene inserito con un vettore virale in cellule staminali adulte. Queste si sono rivelate in grado di eliminare tessuti tumorali (al momento solo in vitro).

25

“Staminali adulte, progressi contro le grandi malattie” (Avvenire 9 gennaio 2011)

0

VIII. Conclusione: Quale futuro per le cellule staminali?

Dal punto di vista tecnico mi pare che i paragrafi precedenti siano sufficientemente esaustivi, ma ritengo utile sottolineare alcuni aspetti emersi effettuando questo lavoro. Viste le ingenti risorse (anche di carattere finanziario) investite in questi progetti, paiono evidenti le grandi aspettative dei ricercatori che divengono man mano sempre più concrete. Si vedono raggiunti periodicamente nuovi traguardi con risultati promettenti e impressionati, fino a poco tempo fa inimmaginabili. Tra questi ho potuto citare il caso della ricostituzione della trachea e del cuore. I primi passi si

stanno facendo pure verso terapie concrete, alcune delle quali permettono già di migliorare la vita di pazienti sottoposti a chemioterapia o con problemi agli occhi. D’altra parte si devono però riconoscere i grandi problemi che sono ancora da risolvere. Primo tra tutti quello dell’ottenimento di cellule staminali in quantità sufficienti (soprattutto per quel che riguarda le

staminali adulte) e d’altra parte il problema della formazione di tumori, che rimane gravissimo. E’ proprio questo il punto più limitante per l’utilizzo da parte della ricerca di staminali embrionali. A proposito di quest’ultime non si può dimenticare che rimane un altro grande problema: quello etico che non è stato affrontato in questo lavoro ma è tutt’altro che risolto. Tutte

queste complicazioni ci mostrano come in alcuni casi siamo ancora lontani dal utilizzo di queste cellule in terapia. Per concludere posso dire che il lavoro che sta facendo la ricerca nel nostro Paese non può che far ben sperare e porta la speranza di poter trovare presto una risposta efficace a malattie oggi ancora incurabili consci che il lavoro da fare è ancora molto.

Immagine 13: Cellule staminali del sangue in divisione, (Porträt des Nationalen Forschungsprogramms (NFP 63) Page 7)

IX. Bibliografia 1. Immagini

Per quel che riguarda le immagini, la fonte viene citata tra parentesi all’interno di ogni didascalia). Ad eccezione della copertina che viene citata in fondo alla prima pagina.

2. Siti (disposti nell’ordine con cui sono esposti nel lavoro) - GEN-Dialog “Stammzellforschung” Juni 2008

http://www.gensuisse.ch/focus/stammz/gd0806.html (30.06.2010) - Stammzellen und regenerative Medizin (Porträt des NFP)

http://www.biozentrum.unibas.ch/report0809/ (15.07.2010) - Definizione di TCSE

http://www.bag.admin.ch/transplantation/00697/01681/02858/index.html?lang=it (17.02.2010)

- http://it.wikipedia.org/wiki/Cellule_staminali_pluripotenti_indotte (13.08.2010) - Porträt des Nationalen Forschungsprogramms (NFP 63)

http://www.nfp63.ch/SiteCollectionDocuments/nfp63_programmportraet_d.pdf (07.09.2010)

- Biozentrum Biennial report 2008-2009. Research Group Yves-Alain Barde http://www.biozentrum.unibas.ch/report0809/ (15.07.2010) www.biozentrum.unibas.ch/bionews/documents/barde.pdf (06.03.2010)

- Neurotrofine - http://www.pianetachimica.it/mol_mese/mol_mese_2005/08_Neurotrofine/Neurotrofine_

1_ita.htm (13.08.2010) - Swiss Stem Cell Network” dell’ UniGe

http://www.sscn.unige.ch/documents/flyer/english.pdf (19.09.2010) - Régulation des cellules-souches

http://www.unige.ch/presse/communiques/08-09/CdP090427.html (19.09.2010) - Swiss-AMI

http://www.stembank.ch/ContentPage.aspx?code=PROGRICERCACLINICA&ID=2 http://www.stembank.ch/download/CARDIASTIM.pdf?ln=ITA http://www.stembank.ch/download/Human%20Cardiac%20Progenitor%20Cells%20Divide.pdf?ln=ITA (30.06.2010)

- Fascicolo SSCN http://www.sscn.unige.ch/documents/flyer/english.pdf (19.09.2010)

3. Altri siti consultati per informazioni generali 17.02.2010: http://www.univadis.ch http://www.ncbi.nlm.nih.gov http://www.stammzellen.ch http://www.bag.admin.ch/themen/medizin http://www.biozentrum.unibas.ch/bscn 06.03.2010: http://www.aeb.unibas.ch http://www.cardiocentro.org 19.03.2010: http://www.medicinaepersona.org 22.06.2010:

http://plus.cdt.ch 30.06.2010: http://www.videoportal.sf.tv http://www.gensuisse.ch http://www.stembank.ch 25.07.2010: http://www.nfp63.ch/D/Seiten/home.aspx 11.08.2010: http://www.snf.ch/I/Pagine/default.aspx http://www.rsi.ch http://reteuno.rsi.ch http://www.sf.tv

4. Documenti

- Biozentrum Biennial report 2008-2009 - Broschüre: Stammzellen und regenerative Medizin (NFP 2009) - Porträt des Nationalen Forschungsprogramms (NFP 63) - Appunti presi personalmente al cardiocentro (12.05.2010) e durante le lezioni di biologia - “Trachea, primo trapianto in un bambino” (Corriere del Ticino 20 marzo 2010) - “Staminali adulte, progressi contro le grandi malattie” (Avvenire 9 gennaio 2011)

5. Testi

“La cura che viene da dentro” (Di: Angelo Vescovi, edito Mondadori 2005)

6. Software Enciclopedia Encarta Microsoft® Student 2009

7. Allegati:

- n°1 Informazioni riassunte da: Enciclopedia Microsoft Encarta e

“La cura che viene da dentro” (Di: Angelo Vescovi edito Mondadori 2005) - n°2 Appunti personali di Biologia - n°3 Appunti presi al Cardiocentro il 12.05.2010

completati da: http://www.pcsc.ch/Procedura/Conservazione.cfm http://clinicaltrials.gov/ct2/show/study/NCT00355186 http://www.biocompare.com/ProductDetails/346915/Dulbeccos-Phosphate-Buffered-Saline-DPBS.html (12.05.2010)

- n°4 Articolo RSI http://www.rsi.ch/home/channels/techscienze/scienze/2009/08/26/nanog-stem.html#tabText (11.08.2010)

- n°5 Articolo preso dagli archivi del Corriere del Ticino del 11/08/2010

IX. Allegati:

N°1: Caratteristiche delle cellule staminali26

Specializzazione delle cellule staminali Le cellule staminali possono essere: - totipotenti; una cellula totipotente è in

grado di generare un individuo completo e quindi di sviluppare ogni tessuto. Sono le cellule dell’embrione fino a quattro divisioni (Cellule staminali embrionali).

- multi/pluripotenti (generano solo linee distinte di tessuti, spesso limitate alla divisione dei foglietti embrionali) e sono le cellule di uno stadio precoce dello sviluppo embrionale (nella blastocisti27) con circa 100 cellule (inner cell mass).

- unipotenti in grado di sviluppare un solo tessuto.

Funzioni

Le cellule staminali hanno diverse funzioni. Se ne possono identificare principalmente tre: la prima è quella dell’accrescimento dell’organismo. Sin da quando l’organismo è un embrione necessita di sviluppare i tessuti e quindi tutte le strutture vitali. Anche quando l’organismo ha sviluppato tutti gli organi necessari continuerà a crescere fino a circa i vent’anni di età. Entrambi i casi richiedono un aumento del numero delle cellule. Contrariamente a quanto si crede non sono le cellule sviluppate a duplicarsi per mitosi creando nuove cellule (questo provocherebbe un incremento degli eventuali errori nella trascrizione del patrimonio genetico) ma sono le cellule

26 Informazioni riassunte da: Enciclopedia Microsoft

Encarta e “La cura che viene da dentro” (Di: Angelo Vescovi edito Mondadori 2005) 27

Vedi Allegato n° 2 sullo sviluppo embrionale.

staminali dell’organismo che differenziandosi creano nuove cellule per i vari tessuti. Seconda funzione è quella legata alla ricostituzione di tessuti danneggiati. In caso di traumi o lesioni è necessario che cellule “nuove” sostituiscano le cellule morte o danneggiate. Queste cellule vengono prodotte per differenziazione delle cellule staminali adulte del corpo. L’ultima funzione è quella di combattere l’invecchiamento28. Rispettando il secondo principio della termodinamica, che si può riassumere dicendo che l’entropia (grado di disordine) di un sistema è sempre in aumento, capiamo che lo stesso principio vale anche all’interno di un essere vivente. In un organismo possiamo considerare l’aumento del disordine come l’accumulo di errori nella trascrizione del codice genetico nelle cellule. Con il passare del tempo e dei miliardi di trascrizioni che avvengono ogni giorno si capisce come l’accumulo di errori porti alla sempre minor efficienza dell’organismo e quindi al suo invecchiamento. Se la sostituzione di vecchie cellule fosse affidata alla mitosi di cellule dello stesso tessuto, anch’esse non più giovani e quindi eredi di un patrimonio genetico frutto di una catena di trascrizioni, questo comporterebbe una trasmissione continua di errori da una generazione all’altra e a breve termine un accumulo tale di errori da non permettere lo svolgimento corretto di tutte le funzioni e quindi della vita stessa dell’organismo. Il fatto che le nuove cellule siano generate dalle staminali (non differenziate) limita fortemente la trasmissione di errori (non la elimina del tutto ma rallenta l’invecchiamento) in quanto partono sempre da un patrimonio genetico “elementare”.

28

Tratto dal libro “La cura che viene da dentro” (Di: Angelo Vescovi edito Mondadori 2005)

N°2: Fasi dello sviluppo embrionale29

Dopo le prime divisioni cellulari lo zigote diventa morula (sfera ripiena formata da centinaia di cellule). Al sesto giorno di sviluppo embrionale questa si trova già nell’utero e da morula diventa blastula (sfera

29

Appunti personali di Biologia

cava,la cavità è la blastocisti). Dopo qualche giorno si insedia nell’endometrio (parete interna dell’utero che si è inspessita grazie ad un aumento del progesterone). Qui prosegue lo sviluppo embrionale con la gastrulazione. La Gastrula è il risultato dell’invaginazione30 della blastula e di un ulteriore differenziamento delle cellule nei tre tessuti embrionali.

30

Processo in cui avviene il ripiegamento della parete della blastula verso l’interno

Endoderma Polmoni, fegato, pancreas, rivestimento del canale alimentare, rivestimento vescica urinaria e diverse ghiandole.

Mesoderma Gran parte del sistema scheletrico e muscolare. Sangue, vasi sanguigni e midollo osseo. Utero e gonadi che producono ovuli e spermatozoi. Reni e ghiandole corticali surrenali.

Ectoderma Sistema nervoso, unghie, peli, capelli, cristallino dell’occhio, denti e ghiandole epiteliali.

I tre foglietti embrionali sviluppano diversi tessuti:

N°3:

Processamento di un campione di midollo osseo per ottenere cellule mononucleate (simili a cellule staminali)31.

Lo scopo del processamento è quello di separare il sangue nelle sue componenti ed isolare le altre parti figurate (WBC e RBC) dalle cellule staminali adulte multi potenti (CD133 e CD34). 1) Sono necessari due campioni di 50ml di midollo osseo (In due provette da 250uL). Di questo campione 500uL serviranno per l’analisi FACS (analisi batteriologica fatta sulle proteine di membrana dei batteri). Gli altri 500uL servono come siero da preparare con terreno di risospenzione. 2) Filtrazione (100μm). Distribuzione di 25mL di midollo a tubo. 3) Diluire (in proporzione 1:1)il midollo con D-PbS32 (Solvente che serve a mantenere l’equilibrio osmotico delle cellule e assicura il metabolismo delle cellule fornendo acqua e ioni. Inoltre mantiene il pH fisiologico, leggermente acido 7.2-7.6). 4) Per 35mL di midollo osseo (diluito con D-PbS) si aggiungono 15mL di Ficoll. 5) Centrifugazione per 20min a temperatura ambiente. Il Ficoll permette una stratificazione rispetto ai vari gradienti di densità e quindi si noterà

31 Informazioni tratte da: Appunti presi direttamente

assistendo ad un processamento di midollo osseo al Cardiocentro Lugano Completamento delle informazioni da:

http://www.pcsc.ch/Procedura/Conservazione.cfm

Studio Swiss- AMI:

http://clinicaltrials.gov/ct2/show/study/NCT00355186 32

D-PBS:

http://www.biocompare.com/ProductDetails/346915/Du

lbeccos-Phosphate-Buffered-Saline-DPBS.html (12.05.2010)

una stratificazione del sangue. (La procedura deve richiedere poco tempo perché il Ficoll è tossico per le cellule e potrebbe danneggiarle o ucciderle). Plasma

Tra

Ficoll

Cellule Del sangue

Dopo aver sospeso il pellet in 10ml di D-PbS (nuovo) si effettua una nuova filtrazione (100 μm) 8) Si effettua un ultima centrifuga con 50ml di cellule e D-PBS. Dopo un ultimo pellettaggio bisogna preparare 10ml di cellule in soluzione di risospensione. Si effettua un ultima filtrazione (70 μm). Analisi necessarie al prodotto finale: - l’analisi microbiologica (FACS) - Conta delle cellule (Con Emocromo) - Definizione del fenotipo delle cellule e

quantificazione delle cellule morte (Citofluorimetria)

C E l

Cellule mononucleate

Tra il plasma e il Ficoll si trova un finissimo strato di cellule mononucleate. Ficol del midollo osseo (staminali) che appaiono come riflessi bianchi.

Conta delle cellule: La conta delle cellule del campione viene effettuata con l’Emocromo e viene data in numero di cellule/mL e quindi bisogna moltiplicarle per 50. Il numero minimo di cellule che deve contenere il campione è di 50 milioni. Non è definito un massimo ma non devono essere troppe perché potrebbero creare degli aggregati.

L’emocromo ha rilevato 6.4x106 WBC e quindi abbiamo 6.4x106 x50 = 320x106 cellule (320 milioni di cellule). Risultati completi dell’ Emocromo: WBC: 6.4x106/mm3 RBC: 0.01x106/mm3 HTC: 0.1 PLT: 7x103/mm3 MPV: 7.4 μm3 PCT: 0.005% PDW: 8.2%

Definizione del fenotipo e vitalità:

Bisogna dapprima effettuare una marcatura con un cocktail di anticorpi che reagiscano agli antigeni delle cellule (la preparazione deve essere fatta in ambiente poco luminoso perché gli anticorpi non perdano la loro fluorescenza). La conta delle cellule viene fatta sia al Pre (midollo non lavorato) che al Post (soluzione di cellule mononucleate). Prima di fare l’analisi è necessario provocare la lisi dei globuli rossi che altrimenti falserebbero i risultati (si usa una soluzion di lising solution diluita al 10%). Vengono inserite delle biglie e si lascia in incubazione per 10min (per far reagire gli anticorpi). Dopodiché è possibile la lettura. La percentuale minima di cellule vitali deve essere almeno dell’80% altrimenti le cellule potrebbero non essere sufficienti per avere effetto nell’organismo. Al momento nessuna preparazione (al Cardiocentro) ha registrato una percentuale di cellule vitali inferiore all’88%. La definizione del fenotipo non è indispensabile ma serve per la raccolta di dati.

Alla fine viene preparata una siringa di 10ml di sospensione cellulare perfettamente sterile da mandare direttamente in sala operatoria. Durante l’intervento le cellule vengono inserite direttamente nel cuore (in locus) nel punto in cui é avvenuto l’infarto. Il Cardiocentro stà effettuando uno studio dell’effetto di queste cellule mononucleate del midollo osseo(Swiss emi) in collaborazione con Zurigo, Lucerna e Berna. Intende raggiungere i 170 pazienti (compresi quelli del gruppo di controllo) prima di analizzare i risultati. Lo studio è fatto su tre gruppi: - Gruppo di controllo (non vengono

somministrate cellule mononucleate ma solo fisiologica).

- Early: (Precoce) Somministrazione a persone che hanno avuto l’infarto entro una settimana.

- Late: (Tardivo) Somministrazione a persone che hanno avuto l’infarto nelle ultime 3 settimane.

In sala operatoria vengono effettuate 15 iniezioni da 0.3mL affianco all’infarto (somministrazione intracoronarica).

N°4:

Nanog... una proteina per cellule sempre giovani Uno recente studio chiarisce aspetti chiave nella formazione delle cellule staminali embrionali

L’uomo e la ricerca dell’eterna giovinezza: una sfida destinata a fallire? Qualche speranza e un po’ di fantasia potrebbero alimentarla gli ultimi studi su Nanog, una proteina scoperta nel 2003 che farebbe “tornare bambine” le cellule adulte. Un nome che sa di sacro e misterioso, di origini celtiche, “Tir Nan Og”, “terra dei sempre giovani”. E’ questo il segreto dell’eterna giovinezza? Non proprio. In realtà si parla di cellule staminali. Un nuovo importante studio, pubblicato su Cell da Jos Silva e Jennifer Nichols del Wellcome Trust Centre for Stem Cell Research, descrive per la prima volta in modo dettagliato l’azione di questa proteina.

Meravigliosa pluripotenza - Nanog è prodotta nelle cellule dell’embrione ai primi stadi di sviluppo e rappresenterebbe uno dei segreti della pluripotenza delle staminali embrionali. Le cellule staminali hanno la proprietà di poter dare origine a linee cellulari specializzate (cellule cerebrali, del fegato, della pelle, ecc…) e di replicarsi un numero illimitato di volte mantenendo lo stato indifferenziato. Caratteristiche che le rendono preziose per le possibilità di cura di molte malattie. La pluripotenza è una proprietà straordinaria di queste cellule e la grande sfida è carpirne i segreti. Che Nanog fosse un elemento di questo meccanismo lo si era capito già, ma non ancora quanto fosse essenziale. Un obiettivo degli studiosi è quello di ricreare cellule pluripotenti al di fuori dell'embrione, riprogrammando, per così dire, in modo efficiente e affidabile cellule adulte già specializzate. L’esperimento - I ricercatori hanno condotto l’esperimento su topi osservando il comportamento di cellule cerebrali private del gene che codifica la proteina, e inducendo su queste un processo di riprogrammazione che avrebbe dovuto ricondurle allo stato di

staminali embrionali pluripotenti. Hanno potuto così osservare che, nonostante il meccanismo riuscisse a innescarsi, le cellule restavano in uno stato intermedio senza completare la transizione. Questo non accadeva nelle cellule con il gene per la Nanog. La proteina è dunque essenziale nel processo di formazione delle staminali embrionali e in quello di riprogrammazione di cellule adulte in staminali embrionali, in questo secondo caso interviene a processo innescato, assumendo una sorta di ruolo coordinatore. Le speranze di un grande progetto - Lo studio propone a questo proposito una possibile via d'uscita per risolvere la diatriba sull’uso di cellule staminali embrionali, usando Nanog per riprogrammare cellule adulte. La strada per applicazioni efficaci delle staminali è ancora lontana, anche se qualche traguardo è già stato raggiunto e la ricerca è continua. I risultati, presentati su Cell, rientrano nel progetto EuroSyStem (European consortium for systematic stem cell biology), finanziato dall’UE, un grande progetto internazionale sulle cellule staminali che coinvolge ben 25 centri di ricerca.

Articolo RSI giovedì, 27 agosto 2009

Cellule staminali embrionali (tratto da: Follow the Moneys – The Politics of Embryonic Stem Cell Research. Russo E, PLoS Biology Vol. 3/7/2005, e234)

N°5:

Grazie alle staminali ha una nuova trachea. Una prima mondiale L'undicenne è stato il primo bambino al mondo a ricevere un trapianto di trachea ricostruita con le sue stesse cellule staminali - Il paziente aveva già provato con altri interventi alternativi, tutti pericolosamente falliti LONDRA Un intervento pionieristico è stato eseguito e concluso con successo su un bambino inglese di undici anni, per ricostruirgli la trachea usando le sue stesse cellule staminali. Ciaran Finn-Linch è stato il primo bambino al mondo a ricevere un trapianto di trachea con queste modalità e ora sta per lasciare l'ospedale per tornare nella sua casa di Londra, secondo quanto riporta la BBC, Ciaran è nato con la stenosi tracheale di un lungo segmento, patologia che rende la trachea molto stretta. Come rimedio, i medici del Great Ormond Street Hospital di Londra hanno prima prelevato cellule staminali dal suo midollo osseo per poi iniettarle sulla trachea di un donatore, trovato in Italia. Dopo di che hanno trapiantato l'organo, permettendo così alle staminali di trasformarsi in cellule del suo stesso corpo. L'obiettivo dei medici era di evitare eventuali problemi di rigetto ed è stato raggiunto. Questi hanno infatti riscontrato il ripristino del flusso di sangue. Questo tipo di intervento si è reso necessario visto il fallimento di quel li precedenti: il primo, all'età di due anni e mezzo, gli aveva ricostruito le vie aeree, ma lo stent di metallo utilizzato gli aveva eroso l'aorta e i due successivi hanno ripresentato lo stesso problema otto mesi fa. Nel 2008 in Spagna si era attuato questo intervento su una donna per la prima volta.

Copyright © 11/08/2010 Corriere del Ticino