Cellule staminali

Le cellule “staminali” (Stem Cells o SC) sono cellule non specializzate, in grado di dividersi dando origine contemporaneamente ad altre cellule staminali (uguali alla cellula madre) oppure a una cellula precursore di una progenie cellulare che alla fine darà a sua volta origine a cellule terminalmente differenziate (mature).

Si definiscono totipotenti le cellule staminali che possono dar luogo a tutti i tessuti di cellule staminali embrionali multi (o pluri) potenti quelle che possono dar luogo ad alcuni tipi di cellule o tessuti (cellule staminali adulte), e unipotenti quelle che possono dar luogo soltanto a un tipo cellulare. L’identificazione di queste cellule è facilitata dalla presenza, sulla loro superficie, di particolari marcatori specifici (CD: Cluster of Differentation).

Essenzialmente le cellule staminali vengono classificate in due categorie.

Le cellule staminali embrionali (ES Cells) si trovano nella regione interna dell’embrione prima che si sia “attaccato” alla parete dell’utero. Si tratta di cellule totipotenti, con alte capacità di proliferazione, e grazie a queste caratteristiche sono particolarmente ambite nella ricerca di base. Possono essere isolate, estratte e coltivate in vitro, con il risultato che, a partire da poche decine di cellule, si possono ottenere linee di centinaia di milioni di cellule staminali intatte. L’utilizzo delle ES Cells sono ancora oggi al centro di discussioni etiche.

Le cellule staminali adulte (AS Cells) provvedono al mantenimento dei tessuti e alla loro eventuale riparazione, ma le loro capacità non sono illimitate, e quando vengono a mancare inevitabilmente i tessuti e/o gli organi tendono a decadere. Queste cellule hanno una particolare plasticità, che permette loro di differenziarsi in molti tipi cellulari. Questo ovviamente apre delle interessanti prospettive e delle speranze terapeutiche molto importanti per la medicina rigenerativa.

Tra le cellule staminali adulte, quelle presenti nel tessuto adiposo classificate come cellule staminali mesenchimali suscitano particolare attenzione fra i ricercatori, in quanto si tratta di cellule pluripotenti, cioè in grado di differenziarsi in diverse tipologie di cellule e/o di tessuti. Inoltre, proprio perché sono cellule staminali adulte e non ascrivibili alla classe “cellule embrionali”, le cellule del tessuto adiposo non pongono problemi di natura etica.

Le cellule staminali mesenchimali.

Recentemente il tessuto adiposo ha suscitato molto interesse come fonte alternativa, in particolare rispetto al midollo osseo, di cellule staminali mesenchimali (MSCs). La porzione mononucleata del tessuto adiposo, denominata frazione vascolo-stromale (SVF) è stata originariamente descritta come una risorsa di precursori adipocitari (Hollenberg et al., in 1968). Queste cellule morfologicamente assomigliano a dei fibroblasti e sono in grado di differenziare in pre-adipociti e di generare in vitro del tessuto adiposo (Gaben- Cogneville et al., 1983).

Il differenziamento non adipocitario della frazione vascolo-stromale avviene in specifiche condizioni e il concetto di “cellula staminale derivata da tessuto adiposo” è stato introdotto per la prima volta in una pubblicazione del 2001 su Tissue Engineering, in cui il gruppo di ricerca guidato da Patricia Zuk dimostrò che nella frazione vascolo-stromale erano presenti in grande quantità cellule staminali mesenchimali. I criteri che queste cellule dovrebbero idealmente possedere per essere usate in medicina rigenerativa sono:

1. Possono essere trovate in grandi quantità (dell’ordine di milioni/miliardi di cellule)
2. Possono essere isolate con semplici procedure non invasive
3. Si possono differenziare in diverse linee cellulari in modo regolabile e riproducibile
4. Possono essere facilmente trapiantate
5. Possono essere trattate in accordo con le correnti linee guida GMP (Good Manufacturing Practice)

Le cellule del tessuto adiposo soddisfano tutti questi criteri. Consideriamo inoltre che, con l’incremento del fenomeno dell’obesità nella società moderna, il tessuto adiposo sottocutaneo è diventato abbondante e facilmente accessibile. Per ottenere del tessuto adiposo la tecnica della liposuzione è una procedura che risulta essere meno invasiva dell’aspirazione midollare. In generale, si può affermare che questa tecnica produce un minor disagio nel paziente e non rappresenta una condizione patologica. Piccole quantità di tessuto adiposo (dai 100 ai 200 ml) si possono facilmente ottenere eseguendo una semplice anestesia locale. Inoltre, un solo grammo di questo tessuto contiene approssimativamente 5.000 cellule staminali, denominate ASCs (Adipose-derived Stem Cells), circa 500 volte più abbondanti di quelle che si otterrebbero dallo stesso volume di midollo osseo. Per questi motivi, il tessuto adiposo può essere considerato una ricca risorsa di cellule staminali mesenchimali.

Applicazioni terapeutiche delle cellule staminali mesenchimali

La velocità con cui procede la ricerca sulle cellule staminali rende molto fluido il confine tra quanto è già oggi una realtà e un’opportunità terapeutica e quanto invece lo sarà molto probabilmente in un futuro molto vicino.

La speranza della ricerca biomedica è però quella dell’impiego delle cellule staminali, quale strumento di rigenerazione per molti tessuti o organi. Ad oggi sono stati fatti molti studi clinici che hanno lasciato ben sperare per l’applicazione delle cellule staminali per la cura di molte patologie.

Basti pensare che nel 2010 si sono chiusi 21 studi clinici con cellule staminali e nel 2011 altri 20 (Trends in Molecular Medicine Vol. 16 No 5).

Le patologie studiate sono le seguenti:

• Cardiovascolari (Infarto del miocardio, la patologia ischemica, ecc.)
• Gastrointestinali (morbo di Crohn).
• Renali (insufficienza renale acuta, trapianti di reni ecc).
• Epatiche (cirrosi, Ipercolesterolemia famigliare).
• Polmonari (COPD).
• Nervose (Neuroblastoma MS, Parkinson ALS, Ictus ecc.)
• Pancreatiche (diabete tipo 1 e 2).
• Dermiche (piaghe da diabete, sclerosi sistemica)
• Sistemiche (sindrome di Sjögren, Lupus, GvHD)
• Ossee/cartilaginee (Fratture ossee, Osteogenesis Imperfecta, Difetti della cartilagine ecc).

In particolare va ricordato il successo di uno studio di fase I recentemente concluso, dove le cellule staminali mesenchimali sono state impiegate in pazienti con infarto del miocardio acuto. Questi pazienti hanno mostrato una migliore ripresa della funzionalità cardiaca (FE) una riduzione delle aritmie e un generale miglioramento dello stato di salute per rispetto a un gruppo di controllo trattato con placebo. Questo senza significativi eventi avversi (Swiss Med Wkly 2012;142:w13632). Naturalmente altri studi verranno completati nei prossimi mesi e potranno fornirci utili informazioni sull’uso delle cellule staminali mesenchimali per altre patologie.

In conclusione possiamo dire che i prossimi anni permetteranno una migliore comprensione della biologia delle cellule staminali mesenchimali e della loro azione terapeutica fino a trasformare la terapia cellulare in un nuovo paradigma clinico, permettendo una guarigione migliore di molte patologie ancora oggi incurabili.