Le cellule staminali, sebbene di grandissimo interesse in ambito umano, sono ben poco trattate in Veterinaria e scarse sono le opportunità, per i veterinari interessati, di seguire percorsi formativi a riguardo. Appare, però, evidente come questo settore di ricerca presenti implicazioni potenzialmente rivoluzionarie che è bene poter conoscere e apprendere per applicazioni presenti e future. A questo proposito, il Gruppo Italiano Staminali Mesenchimali – Sezione Veterinaria (GISMVet) ha promosso un corso di approfondimento il cui primo incontro1 ha consentito di conoscere meglio le basi di questo affascinante settore.
Il percorso formativo
Il percorso formativo dal titolo: “Cellule Mesenchimali Stromali (MSC) e terapie rigenerative in ambito veterinario” è organizzato dal Gruppo Italiano Staminali Mesenchimali – Sezione Veterinaria (GISMVet) facente parte del più ampio Gruppo Italiano Staminali Mesenchimali (GISM), che ormai vanta 10 anni di attività. Fanno parte del GISMVet ricercatori delle principali Università italiane. L’obiettivo del gruppo, che si rivolge alla comunità scientifica e ai liberi professionisti interessati all’applicazione pratica sull’uso delle terapie cellulari in Veterinaria, è quello di avere uno scambio continuo d’informazioni sull’argomento. Il percorso formativo è stato introdotto da Maurizio del Bue, membro promotore del GISMVet, e coordinato dal professore Stefano Grolli, entrambi dell’Università di Parma.
Una caratteristica unica: la rigenerazione
La prima parte della relazione, affidata alla prof.ssa Luisa Pascucci (titolare del corso ADE- Cellule Staminali e altri prodotti biologici per la medicina rigenerativa, della Facoltà di Veterinaria dell’Università di Perugia), ha avuto come argomento il differenziamento come meccanismo di rigenerazione cellulare. La possibilità di rigenerare parti del corpo ha da sempre interessato la medicina come ipotesi di lavoro, a volte futuristica, come insegnano anche i numerosi ambiti in cui si sono svolte speculazioni. Quando si parla di rigenerazione, si intende riportare indietro le lancette del tempo, fino alle condizioni di partenza del tessuto od organo interessati. Questo concetto è ben diverso, quindi, dalla riparazione, a opera di tessuto connettivale o cicatriziale, dei tessuti od organi danneggiati.
La presentazione è partita dai connotati salienti delle cellule staminali, vale a dire l’autorinnovamento (self-reneval) e il differenziamento o specializzazione. L’autorinnovamento è la capacità di proliferare, creando, a partire da una cellula, un’intera popolazione cellulare intermedia, in grado poi di differenziarsi in cellule altamente specializzate. La differenziazione quindi consente di ottenere una specifica cellula specializzata (tessuto nervoso, muscolare, etc.). Ma anche la differenziazione non è tutta uguale, e può essere:
- totipotente, se potenzialmente è in grado di generare tutti i tessuti che costituiscono l’embrione e gli annessi. Di questo tipo esiste solo un esempio: la morula;
- pluripotente, se può dare origine a cellule dei tre foglietti embrionali, (ectoderma, esoderma, endoderma). Ad esempio le cellule staminali embrionali;
- multipotente, se dà origine ai citotipi specializzati del foglietto embrionale da cui deriva (per esempio, cellula staminale emopoietica, midollo osseo);
- unipotente, in grado di generare solo un tipo cellulare, ad esempio, epidermide.
Le cellule mesenchimali stromali (MSC)
Le cellule staminali quindi possono derivare dall’embrione, dagli annessi fetali (placenta, liquido e membrana amniotica, cordone ombelicale) oppure essere somatiche, ossia fetali o dell’adulto. Nell’adulto, le cellule del midollo osseo daranno origine a linee del tessuto emopoietico, quelle neuronali a cellule del tessuto nervoso, le mesenchimali a ossa, cartilagine e tessuto adiposo. A livello di mesenchima, sono state trovate anche altre cellule, con caratteristiche di questo tipo.
Le “altre” cellule individuate per prime nel midollo, prima ipotizzate e poi isolate e coltivate negli anni ‘70, prendono il nome di cellule mesenchimali stromali (MSC) e si trovano in numerosi distretti del corpo: midollo, tessuto adiposo, annessi fetali, sangue, e in diversi organi. All’interno del tessuto adiposo, ad esempio, le cellule stromali si trovano nello stroma dei vasi, adese ai vasi stessi, e si mobilizzano in caso di danneggiamenti tissutali, differenziandosi nel tipo di tessuto danneggiato. Queste cellule sono state isolate e coltivate, e studiati vari ambiti di applicazione in Veterinaria.
Tuttavia, gli studi sono ancora scarsi e i risultati non sono omogenei. Inoltre, l’efficacia in vitro non corrisponde a quella in vivo; la percentuale di cellule che raggiunge il tessuto danneggiato è modesta, e non sopravvivono a lungo, anche se il prodotto di secrezione delle cellule stromali svolge azione rigenerativa paragonabile a quella delle cellule stesse. Infine, è apparso evidente che le cellule MSC non si limitano a sostituire gli elementi danneggiati, ma creano un vero e proprio ambiente pro-rigenerativo, adatto alla riparazione cellulare, attraverso vari meccanismi.
La peculiare attività secretoria delle MSC
Queste ultime scoperte hanno così introdotto la seconda parte del webinar, dal titolo: “Le MSC come “drugstore’’: i fattori secreti, principali artefici degli effetti terapeutici”, affidata alla prof.ssa Anna Lange Consiglio (Centro Clinico-veterinario e zootecnico sperimentale, Unità di Riproduzione, dell’Università di Milano). Si è partiti dal presupposto, ormai acclarato, che la cellula mesenchimale stromale può dividersi senza limite in vitro, rimanendo staminale, e, nella fase finale, dare origine a cellule altamente differenziate.
La Società Internazionale di Terapia Cellulare richiede dei requisiti che devono essere soddisfatti, per definire le MSC come tali in vitro: aderire alla piastra, esprimere marker di mesenchimalità, mancare dei marker ematopoietici e avere un elevato potere differenziativo. Le cellule così ottenute sono state utilizzate in diversi studi in Veterinaria, per valutare la loro efficacia (ad es. nell’infarto miocardico, nella fibrosi polmonare, nelle lesioni tendinee, del menisco ecc). L’efficacia delle stesse può essere però limitata: si suppone a causa di un microambiente inospitale dei tessuti danneggiati o degenerati, che porterebbe a morte o ad apoptosi un gran numero di cellule impiantate.
Dato che i meccanismi rigenerativi implicano una serie di processi, quali, differenziamento, fusione con cellule già differenziate, stimolazione al differenziamento di MSCs nelle nicchie tessutali, effetto anti-apoptotico, anti-fibrotico, angiogenico, antinfiammatorio e apportante fattori di crescita, ci si è chiesti le se MSC potessero essere considerate come un laboratorio biologico per la produzione di sostanze terapeutiche, in funzione della loro capacità di influenzare le cellule vicine attraverso il loro secreto (medium condizionato o secretoma). Questo contiene sia fattori solubili (citochine, chemochine, amminoacidi, glucosio, lattato, piruvato e acetato), sia fattori di crescita (TGF-B, EGF, VEGF, FGF, IGF).
Come avvenga l’interazione cellula-cellula è ancora oggetto di studio, in quanto molte delle sostanze secrete non possono attraversare la membrana liberamente, quindi per facilitarne l’attraversamento è probabilmente coinvolto un veicolo non ancora identificato. Le vescicole extra cellulari, formate dalle MSC grazie alla gemmazione della membrana cellulare, hanno dimensioni tra 100 e 1.000 nm e sono considerate componenti funzionali delle stesse. Gli esosomi sono rilasciati dalla fusione di corpi multivescicolari con la membrana cellulare per esocitosi e hanno dimensioni tra 30 e 120 nm.
esosomi. Gli esosomi sono rilasciati dalla fusione di corpi multivescicolari con la membrana cellulare per esocitosi. Da Camussi G et al., 2011.
A. Rappresentazione schematica della produzione e del rilascio delle miscrovescicole, prodotte attraverso il “budding” o gemmazione della membrana citoplasmatica, dalla superficie cellulare. B. Rappresentazione schematica del rilascio degli esosomi. Gli esosomi sono rilasciati dalla fusione di corpi multivescicolari con la membrana cellulare per esocitosi. Da Camussi G et al., 2011.2
Anche i MiRNA, piccole molecole di RNA non codificanti, a singolo filamento, sono prodotti dalle MSC. Formati da 18/22 nucleotidi, riconoscono l’RNA messaggero target e determinano degradazione o soppressione della traduzione. Attraverso vari meccanismi si ottiene quindi l’incorporazione nelle cellule target. Tutte queste peculiari caratteristiche delle MSC e, nello specifico, del medium condizionato e delle vescicole extracellulari, fanno loro acquisire un gran numero di proprietà, quali azione antinfiammatoria, antiossidante, immunoregolatoria ecc: si è quindi pensato alla possibilità di sfruttarle in diverse azioni terapeutiche.
Proprietà e opzioni terapeutiche del medium condizionato/vescicole extracelluari delle MSC
Proprietà medium condizionato/vescicole extracellulari:
- Trofica
- Antinfiammatoria
- Antifibrotica
- Immunoregolatoria
- Angiogenica
- Mitogenica
- Antiossidante
- Antiapoptotica
Opzioni terapeutiche:
- Uso di cellule tal quali
- Uso di medium condizionato completo
- Uso di vescicole extracellulari
- Uso di specifici MiRNA
- Combinazione di tutte queste componenti
- 7/5/2024: Cosa sono e come funzionano le Cellule Staminali Stromali (MSC). Webinar organizzato dal Gruppo Italiano Staminali Mesenchimali – Sezione Veterinaria (GISMVet) con
la collaborazione di “Cogito Ergo Vet”. ↩︎
