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Trattare la distrofia muscolare con le cellule staminali
Ricercatori presso il Centro medico sudoccidentale dell'Università del Texas (UT Southwestern) hanno utilizzato cellule staminali embrionali di topi per far crescere le cellule muscolari. Queste stesse cellule, iniettate in topi con una forma lieve di distrofia muscolare, hanno formato fibre muscolari sane e funzionali nel sito di deterioramento del tessuto. Gli scienziati affermano che la ricerca, mentre è ancora nelle sue fasi iniziali, potrebbe eventualmente portare a una terapia cellulare per i pazienti con distrofia muscolare e altre malattie muscolari. La ricerca è stata recentemente pubblicata nell'edizione online di Medicina della natura .
Fare muscoli: Le cellule staminali embrionali dei topi sono state utilizzate per far crescere fibre muscolari sane e funzionali. L'immagine sopra mostra un mix di cellule staminali embrionali di topo (tinte di verde) e distrofina (tinte di rosso), una proteina vitale per la corretta funzione muscolare.
Secondo il Associazione distrofia muscolare , circa 250.000 persone negli Stati Uniti hanno una qualche forma della malattia. La più nota, la distrofia muscolare di Duchenne, è causata da una mutazione genetica che interrompe la formazione della distrofina, un'importante proteina coinvolta nella formazione delle cellule muscolari. In assenza di distrofina, i muscoli non sono in grado di rigenerarsi e gradualmente si indeboliscono e si consumano. Alla fine, l'area deteriorata viene occupata dal grasso e dal tessuto connettivo.
Rita Perlingeiro , assistente professore di biologia dello sviluppo presso UT Southwestern, afferma che le cellule staminali embrionali possono essere la chiave per invertire gli effetti debilitanti della distrofia muscolare. Il vantaggio risiede nella pluripotenza delle cellule, la capacità di trasformarsi in qualsiasi cellula matura, sia essa ossea, muscolare o cartilaginea. Tuttavia, molti ricercatori hanno trovato difficile dirigere ogni cellula staminale in una coltura per formare un tipo specifico di cellula. Negli esperimenti di laboratorio, gli scienziati spesso si ritrovano con una miscela di cellule che, quando iniettate in un animale, formano grandi ammassi che ricordano un tumore.
Quindi Perlingeiro e il suo team si sono posti due obiettivi principali: trovare il giusto insieme di segnali per convertire le cellule staminali embrionali in cellule muscolari e cercare modi per isolare le cellule muscolari dal resto del terreno di coltura, al fine di iniettare una dose di cellule muscolari pure in un modello murino.
Nel normale sviluppo embriologico, le cellule staminali si trasformano in vari tessuti e ossa, a seconda di una combinazione di segnali molecolari e genetici. Nel caso delle cellule muscolari, ricerche passate hanno dimostrato che il gene Pax-3 è essenziale per indirizzare le cellule staminali lungo il percorso di formazione muscolare. Con questa conoscenza, Perlingeiro e il suo team hanno coltivato cellule staminali embrionali derivate da topi in un piatto di coltura, quindi hanno manipolato geneticamente la soluzione per sovraesprimere Pax-3. Hanno scoperto che, rispetto alle miscele senza Pax-3, un numero significativo di cellule staminali esposte al gene attivato ha formato cellule muscolari.
Tuttavia, non tutte le cellule si sono trasformate in muscoli e quando il team ha iniettato la soluzione in un topo con una forma lieve di distrofia muscolare, la miscela ha causato la formazione di tumori. Il team si è quindi concentrato sullo sviluppo di un processo di identificazione che avrebbe fatto risaltare le cellule muscolari dal resto della soluzione. Ancora una volta, Perlingeiro ha esaminato la ricerca di base sullo sviluppo e ha scoperto che, durante la normale formazione muscolare nell'embrione, le cellule staminali che diventano versioni molto precoci delle cellule muscolari mostrano determinate molecole di superficie, o marcatori. Il team ha ripetuto la prima fase del suo esperimento, esponendo le cellule staminali embrionali a Pax-3, e ha cercato i marcatori rivelatori che indicavano le cellule muscolari. I ricercatori hanno quindi isolato queste cellule, creando una soluzione costituita esclusivamente da cellule muscolari.
In preparazione per l'iniezione della nuova soluzione in un modello murino, il team ha prima iniettato la cardiotossina nella gamba del topo. L'effetto ha inibito la produzione di distrofina, causando un indebolimento del muscolo, una condizione simile alla distrofia muscolare. Perlingeiro e i suoi colleghi hanno quindi iniettato nel topo la soluzione di cellule muscolari. Il team ha quindi eseguito biopsie muscolari e, dopo l'immuno-colorazione, ha scoperto che, rispetto ai topi che non hanno ricevuto la soluzione, i topi trattati hanno mostrato più distrofina, indicando una sana rigenerazione muscolare.
Per confermare i loro risultati, i ricercatori hanno eseguito entrambi i gruppi di topi su un tapis roulant; hanno scoperto che i topi che hanno ricevuto la soluzione sono sopravvissuti al gruppo che non l'ha fatto. Perlingeiro ha fatto un passo avanti: dopo aver sacrificato entrambi i gruppi di animali, lei e i suoi colleghi hanno estratto ogni muscolo della gamba, trattato o non trattato. Hanno quindi messo ogni muscolo in un bagno e ne hanno testato la forza esponendolo a un impulso elettrico. Il team ha scoperto che le contrazioni più forti provenivano dai muscoli trattati con la soluzione derivata dalle cellule staminali.
Perlingeiro afferma che i risultati dello studio sono incoraggianti, poiché prevede di fornire un giorno una terapia a base di cellule staminali per le persone con distrofia muscolare e altre malattie muscolari. Tuttavia, dovranno essere effettuati più studi di follow-up prima che la tecnica possa essere applicata agli esseri umani.
Ho una lunga lista di cose da fare, dice Perlingeiro. Vorremmo usare la stessa tecnica sulle cellule staminali embrionali umane.
Recentemente, i ricercatori sono stati in grado di trasformare le cellule della pelle umana in cellule staminali embrionali, una tecnica che aggira i problemi spinosi che attualmente circondano l'uso delle cellule staminali embrionali. Perlingeiro afferma che la combinazione di questa tecnica con il suo metodo di derivazione muscolare potrebbe un giorno produrre un trattamento efficace ed efficiente di malattie come la distrofia muscolare.
Se siamo in grado di riprogrammare le cellule della pelle per diventare pluripotenti e utilizzare la Pax-3 per creare muscoli, allora saremo in grado di produrre cellule dal paziente e non dovremmo affrontare problemi etici o problemi di rigetto, afferma Perlingeiro.
Paul Muhlrad, coordinatore del programma di ricerca per la Muscular Dystrophy Association, afferma che i risultati dello studio sono un passo promettente verso un trattamento efficace per le malattie legate ai muscoli. Questi ricercatori presentano una bella prova di principio che le cellule staminali embrionali possono essere trasformate in cellule che producono muscoli in laboratorio e utilizzate per fornire muscoli sani alle persone con distrofia muscolare di Duchenne, afferma Muhlrad. Naturalmente, questi esperimenti sono stati fatti con i topi. Dobbiamo ancora vedere se funzioneranno negli esseri umani, ma questo studio ci offre molte speranze.