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Le cellule staminali annullano i difetti congeniti
Iniettando cellule staminali direttamente nel cervello, gli scienziati sono riusciti a invertire i difetti alla nascita neurali nei topi le cui madri avevano ricevuto eroina durante la gravidanza. Anche se la maggior parte delle cellule trapiantate non è sopravvissuta, hanno indotto le cellule del cervello a eseguire riparazioni estese.
Riparazione dei danni: Le cellule staminali neurali, contrassegnate in verde con un colorante fluorescente, sono state trapiantate tra le cellule cerebrali (rosse) di un topo nato con danni cerebrali dopo che alla madre è stata somministrata eroina durante la gravidanza. Trapianti come questo sembravano invertire efficacemente i difetti cellulari, biochimici e comportamentali subiti dai topi danneggiati dall'eroina.
Le cellule staminali trapiantate hanno precedentemente mostrato risultati promettenti nell'invertire i danni cerebrali causati da ictus, nonché da malattie neurologiche come il Parkinson, l'Alzheimer e l'Huntington. Ma il loro uso nel trattamento dei difetti alla nascita è relativamente nuovo. Negli ultimi anni, una manciata di gruppi di ricerca ha sviluppato terapie a base di cellule staminali per roditori con difetti alla nascita reali o simulati nel cervello.
Giuseppe Yanai , direttore del Ross Laboratory for Studies in Neural Birth Defects presso il Università Ebraica-Hadassah Medical School , a Gerusalemme, afferma che le terapie con cellule staminali sono ideali per il trattamento dei difetti alla nascita in cui il meccanismo del danno è sfaccettato e poco conosciuto. Se usi cellule staminali neurali, dice Yanai, sono i tuoi piccoli dottori. Stanno cercando il difetto, lo stanno diagnosticando e si stanno differenziando in ciò che è necessario per riparare il difetto. Stanno facendo il mio lavoro, in un certo senso.
Yanai e i suoi colleghi hanno iniziato con topi che erano stati esposti all'eroina nell'utero. Questi topi soffrono di deficit di apprendimento; quando vengono posti in una vasca di acqua torbida, ad esempio, impiegano più tempo dei topi normali per ritrovare la strada per tornare a una piattaforma sommersa. E nel loro ippocampo, un'area del cervello associata alla memoria e alla navigazione, i percorsi biochimici critici vengono interrotti e vengono prodotte meno nuove cellule.
Tutti questi problemi vengono rapidamente risolti quando i ricercatori iniettano cellule staminali neurali derivate da topi embrionali nel cervello degli animali esposti all'eroina. Durante il nuoto, i topi trattati hanno raggiunto le loro controparti normali e i loro deficit cellulari e biochimici sono scomparsi. Yanai ha annunciato questi risultati in 2007 e 2008 .
Risultati così drammatici sono stati sorprendenti, considerando che solo una frazione del percento delle cellule staminali trapiantate è sopravvissuta all'interno del cervello dei topi. Ma sono coerenti con un consenso emergente su come le cellule staminali adulte svolgono le loro numerose funzioni attraverso i cosiddetti effetti astanti o chaperon. Oltre alla semplice generazione di sostituzioni per le cellule danneggiate, le cellule staminali sembrano produrre segnali che stimolano altre cellule a svolgere la normale manutenzione degli organi e ad avviare il controllo dei danni.
L'effetto chaperone è un aspetto importante della biologia delle cellule staminali che è stato semplicemente sottovalutato, afferma Evan Snyder , che dirige il Centro di ricerca sulle cellule staminali presso il Burnham Institute for Medical Research, in California, e il cui gruppo di ricerca ha coniato il termine nel 2002. Questo potrebbe essere in realtà il frutto più basso nel campo delle cellule staminali: trarne vantaggio, e non l'aspetto della sostituzione cellulare che abbiamo sempre pensato fosse la chiave per la biologia delle cellule staminali nella medicina rigenerativa.
Cesar Borlongan, professore e vicepresidente per la ricerca nel dipartimento di neurochirurgia del Università della Florida del Sud College of Medicine , utilizza un modello diverso per esplorare l'uso del trattamento con cellule staminali per i neonati con danni cerebrali. Limitando deliberatamente il flusso di sangue e ossigeno al cervello dei topi appena nati, lui e i suoi colleghi simulano gli effetti di un ictus infantile, un evento devastante che provoca lesioni cerebrali non curabili negli esseri umani appena nati.
Proprio come Yanai, Borlongan ha scoperto che l'iniezione di cellule staminali nel cervello dei ratti compromessi ha invertito alcuni dei deficit comportamentali osservati prima del trattamento. Ad esempio, i ratti trattati potrebbero rimanere in equilibrio per periodi di tempo più lunghi su un'asta rotante.
Per avvicinare questo tipo di terapia ai test clinici sull'uomo, Borlongan ha sperimentato la somministrazione delle cellule staminali per via endovenosa. Lo scorso luglio, nella versione online del Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism , lui ei suoi colleghi hanno annunciato che le cellule staminali trapiantate hanno prodotto lo stesso risultato nei ratti, indipendentemente dal fatto che siano state somministrate per via endovenosa o iniettate direttamente nel cervello.
Yanai ha avuto un successo simile con la somministrazione endovenosa nel suo modello di esposizione all'eroina, che ha intenzione di annunciare alla riunione annuale di quest'anno del Società internazionale per la ricerca sulle cellule staminali , a Barcellona.
Le cellule staminali iniettate sono in grado di migrare dal flusso sanguigno al cervello per due motivi, afferma Borlongan. Innanzitutto, il cervello danneggiato invia segnali chimici che reclutano le cellule. E in secondo luogo, il danno cerebrale può compromettere la barriera emato-encefalica, che normalmente regola quali sostanze possono attraversare la soglia nel cervello.
Tuttavia, non tutti sono entusiasti dell'approccio endovenoso. Darwin procace , direttore del Istituto di Medicina Rigenerativa presso il Texas A&M Health Science Center College of Medicine, avverte che le cellule iniettate possono depositarsi in altri organi, in particolare nei polmoni, causando effetti collaterali indesiderati e persino mortali. E secondo Evan Snyder, potrebbe non essere necessario entrare attraverso il flusso sanguigno; il suo gruppo non ha riscontrato grandi rischi associati all'iniezione cerebrale diretta, una via che considera clinicamente fattibile negli esseri umani.
Ma tutte queste terapie comportano l'introduzione di cellule estranee nel corpo e, pertanto, corrono il rischio di provocare una risposta immunitaria potenzialmente pericolosa. Nella maggior parte degli studi fino ad oggi, ai roditori trattati vengono somministrati potenti immunosoppressori. Yanai sta attualmente esplorando trattamenti personalizzati per aggirare questo problema: le cellule vengono estratte dall'animale da trattare, persuase a tornare a uno stato simile alle cellule staminali e quindi trapiantate. Poiché hanno origine nell'animale trattato, le cellule vengono riconosciute come autonome e ignorate dal sistema immunitario.
Recentemente, Borlongan ha scoperto che gli immunosoppressori non sono necessari nel modello dell'ictus infantile. Poiché tratta i roditori in età molto giovane, il loro sistema immunitario ancora immaturo sembra relativamente indifferente alle cellule staminali trapiantate. Borlongan osserva che una risposta immunitaria di basso livello può effettivamente essere utile: riducendo il numero di cellule che sopravvivono a lungo termine, può ridurre la possibilità che le cellule iniettate si riproducano in modo incontrollato e formino tumori.
Tuttavia, secondo Prockop, il rischio di tumori è una seria preoccupazione per qualsiasi terapia a base di cellule staminali. E mentre è ottimista sul futuro delle terapie cellulari per il trattamento di un'ampia varietà di malattie, esorta alla cautela e alla coscienza quando si considerano gravi difetti alla nascita. Il grande pericolo è che puoi prendere un bambino che potrebbe essere condannato a morire in pochi anni e renderlo un invalido per tutta la vita che ha bisogno di cure infermieristiche continue, dice. Quindi le prospettive, se ci pensi bene, sono estremamente preoccupanti. Se non ottieni una cura completa, potresti causare più danni che benefici.