Nuove cellule staminali potrebbero essere "trapiantate universalmente"
I trapianti sono spesso un punto di crisi, poiché c'è una carenza globale di organi donati, ma anche perché c'è un alto rischio che il corpo del ricevente rigetti l'organo donato o il tessuto trapiantato. Un nuovo tipo di cellule staminali "universali" potrebbe risolvere alcuni di questi problemi.
I recenti sforzi di un team di ricercatori dell'Università della California (UC), San Francisco, si sono concentrati sull'ingegneria genetica delle cellule staminali pluripotenti che sarebbero in grado di bypassare la risposta immunitaria del corpo e, quindi, prevenire il rigetto.
Finora, per aggirare il problema della carenza di tessuti donati, gli scienziati hanno creato cellule staminali da cellule mature e completamente sviluppate che raccolgono dalla stessa persona che ha bisogno di un trapianto. Chiamano queste "cellule staminali pluripotenti indotte" (iPSC).
Con iPSC, gli scienziati sperano di ridurre al minimo le possibilità che il corpo rigetti queste cellule - che in seguito si specializzerà e entrerà nel loro nuovo ruolo - poiché il sistema immunitario del ricevente tende a "etichettare" il tessuto del donatore come potenziale patogeno e ad agire contro di esso.
Tuttavia, anche questo percorso è stato irto di molti ostacoli e, sorprendentemente, anche le cellule staminali che gli specialisti hanno progettato dalle cellule di una persona affrontano regolarmente il rigetto.
Inoltre, i processi iPSC sono difficili da condurre ed è ancora più difficile riprodurre i tentativi di successo.
“Ci sono molti problemi con la tecnologia iPSC, ma gli ostacoli maggiori sono il controllo di qualità e la riproducibilità. Non sappiamo cosa renda alcune cellule suscettibili di essere riprogrammate, ma la maggior parte degli scienziati concorda sul fatto che non può ancora essere fatto in modo affidabile ", osserva il dottor Tobias Deuse, autore principale del nuovo documento di studio che appare sulla rivista Nature Biotechnology.
"La maggior parte degli approcci alle terapie iPSC individualizzate sono stati abbandonati per questo motivo", sottolinea il dott. Deuse.
Ora, per la prima volta, gli scienziati della UC San Francisco ritengono di aver trovato una soluzione adottando un approccio diverso che crea nuove cellule staminali "universali" pluripotenti. Ciò significa che possono differenziarsi in qualsiasi cellula specializzata data e non innescheranno una risposta immunitaria dal corpo del ricevente.
Progettare la cellula staminale perfetta
"Gli scienziati spesso pubblicizzano il potenziale terapeutico delle cellule staminali pluripotenti, che possono maturare in qualsiasi tessuto adulto, ma il sistema immunitario è stato un ostacolo importante per terapie con cellule staminali sicure ed efficaci", spiega il dott. Deuse.
Inoltre, come aggiunge l'autore senior Dr. Sonja Schrepfer, sebbene "[possiamo] somministrare farmaci che sopprimono l'attività immunitaria e rendono meno probabile il rigetto [...] questi immunosoppressori lasciano i pazienti più suscettibili alle infezioni e al cancro".
Per cercare di superare queste carenze, il team della UC San Francisco ha utilizzato una tecnica di modifica genetica che chiamano CRISPR-Cas9 e ha modificato l'attività di appena tre geni per "proteggere" le nuove cellule staminali dal sistema immunitario e consentire il corpo per accettarli più facilmente.
I ricercatori hanno testato queste cellule staminali appena alterate in modelli murini che hanno progettato per simulare i corpi dei riceventi con la tendenza a rifiutare i trapianti - una caratteristica che chiamano "disadattamento di istocompatibilità" - e con sistemi immunitari pienamente funzionanti.
"Questa è la prima volta che qualcuno ha ingegnerizzato cellule che possono essere trapiantate universalmente e possono sopravvivere in riceventi immunocompetenti senza suscitare una risposta immunitaria", dice il dottor Deuse.
Più specificamente, il team ha avviato il processo di ingegneria delle cellule staminali eliminando due geni che controllano l'attività di un insieme di proteine - il complesso maggiore di istocompatibilità (MHC) di classe I e II - che inviano segnali al sistema immunitario e possono innescare un sistema immunitario risposta.
Questo primo passo è stato intuitivo: le cellule senza i geni che codificano le proteine MHC non possono emettere il segnale che le "etichetta" come "agenti estranei" al sistema immunitario.
Tuttavia, tali celle non ottengono un "pass gratuito". Al contrario, diventano il bersaglio di un tipo di cellule immunitarie specializzate che gli scienziati chiamano cellule natural killer (NK).
"Un prodotto che può essere applicato universalmente"
Quando i ricercatori hanno esaminato i modi per impedire alle cellule NK di attaccare le cellule staminali, hanno scoperto che un'altra proteina di superficie cellulare - CD47 - che normalmente tiene a bada altre cellule immunitarie, può anche inibire le NK.
Il lavoro di laboratorio e in vivo ha confermato che il CD47 era la risposta alla repulsione delle cellule NK. Incoraggiato da questi successi, il team di ricerca ha poi trapiantato le nuove cellule staminali - con due geni mutati e uno potenziato - in topi appositamente progettati che avevano elementi del sistema immunitario umano per simulare la risposta immunitaria negli esseri umani. Questi trapianti hanno avuto successo e i corpi dei roditori non hanno rigettato le nuove cellule.
Infine, il team è andato oltre, convincendo le nuove cellule staminali pluripotenti a specializzarsi come diversi tipi di cellule cardiache. Ancora una volta, hanno trapiantato le cellule risultanti in topi con un sistema immunitario simile a quello umano.
I ricercatori riferiscono che anche questi esperimenti hanno avuto successo, poiché le nuove cellule cardiache sono sopravvissute a lungo e si sono formate in semplici vasi sanguigni e tessuto muscolare cardiaco.
Tutti questi risultati, sostiene il team, suggeriscono che i medici potrebbero utilizzare tali cellule staminali alla fine durante il trattamento delle persone.
"La nostra tecnica risolve il problema del rigetto delle cellule staminali e dei tessuti derivati dalle cellule staminali e rappresenta un importante progresso nel campo della terapia con cellule staminali", sottolinea il dott. Deuse.
“La nostra tecnica può avvantaggiare una gamma più ampia di persone con costi di produzione di gran lunga inferiori rispetto a qualsiasi approccio personalizzato. Abbiamo solo bisogno di produrre le nostre celle una volta e ci resta un prodotto che può essere applicato universalmente ".
Dottor Tobias Deuse
