LE STAMINALI DEL CORDONE OMBELICALE NEI CASI DI DISTROFIA MUSCOLARE di Paolo De Lillo*

ROMA, domenica, 3 luglio 2011 (ZENIT.org).- La possibilità di sostituire tessuto alterato o difettoso con normale per mezzo del trapianto di cellule staminali cordonali è stato proposto come un approccio terapeutico per molte malattie, comprese le distrofie muscolari. Molti esperimenti in vivo ed in vitro sono stati attuati, prima di iniziare un vero e proprio trattamento sui pazienti colpiti da queste patologie. Infatti la comprensione della biologia di queste cellule staminali è fondamentale per la loro utilizzazione a scopo terapeutico.

Il 14 Gennaio 2009 il Journal of Traslational Medicine ha pubblicato un importante studio della Professoressa Tatiana Jazedje sulle potenzialità rigenerative delle staminali del cordone ombelicale per il tessuto muscolare.

La ricerca è stata condotta con la sua equipe delDepartment of Biology, presso Human Genome Research Center, e del Fetal Medicine Institute, a San Paolo (Brasile).

Attualmente sono state individuate più di 30 diversi tipi di distrofia muscolare, dalle forme dell'adulto, con un andamento cronico relativamente meno grave, a quelle dell'infanzia, caratterizzate da una rapida progressione. Tra di esse la variante più pericolosa è la Distrofia Muscolare di Duchenne (DMD), legata ad una anomalia del cromosoma X. Colpisce un bambino ogni 3.500 con più di 30.000 nuovi casi ogni anno nel mondo. E' causata da una mutazione del gene più grande del nostro organismo, che codifica per la distrofina, portando ad una mancanza di questa proteina, una parte importante di un complesso, che connette il citoscheletro di una fibra muscolare alla matrice extracellulare circostante attraverso la membrana cellulare. Inoltre preserva l'integrità di quest'ultima. E' caratterizzata da una progressiva degenerazione del muscolo scheletrico.[1]

Si manifesta intorno ai 5 anni d'età. I ragazzi affetti dalla Distrofia Muscolare di Duchenne sono costretti su una sedia a rotelle dai 10-12 anni e, senza la respirazione assistita, la morte sopraggiunge abitualmente prima dei 20 per arresto cardiaco, insufficienza respiratoria, infezioni polmonari gravi, aspirazione di cibo o dilatazione gastrica acuta.

La Distrofia Muscolare di Backer (BMD) è simile alla precedente, però si caratterizza per un decorso più lento: manifesta i primi sintomi dopo i 5 anni e la deambulazione è possibile, talora, anche fino al quarto decennio di vita. La morte avviene generalmente dopo i 40 anni, ma con grandi variazioni da soggetto a soggetto. Questi pazienti hanno una certo numero di molecole di distrofina nei muscoli, ma con un deficit di quantità o dimensioni.[2]

Un approccio promettente alla trattamento della DMD consiste nel ristabilire l'espressione del gene per la distrofina, riparando il muscolo difettoso per mezzo della terapia cellulare. Precedenti studi avevano suggerito che le staminali ematopoietiche potrebbero contribuire alla rigenerazione del muscolo scheletrico. Tuttavia l'utilità clinica del loro trapianto nella Distrofia Muscolare di Duchenne dipende dalle capacità d'espansione, di raggiungere il bersaglio con precisione e di differenziazione miogenica. Sono caratteristiche per cui le staminali del cordone ombelicale potrebbero sopravanzare quelle del midollo osseo, senza contare i molti altri punti a loro favore, come la sicurezza o le tecniche di prelievo semplici e indolori.

Da poco tempo è stata scoperta la differenziazione in cellule muscolari in vivo del sangue del cordone ombelicale umano, dopo iniezione in topi, in cui è stata indotta la distrofia, facendo ipotizzare che esso contenga precursori miogenici.

Basandosi su queste interessanti premesse, la professoressa Jazedje ha indagato, per la prima volta, le potenzialità delle staminali del cordone ombelicale CD34+, di interagire e differenziarsi nelle cellule muscolari, quando poste in diretto contatto con mioblasti affetti da DMD o BMD, e la capacità di rimpiazzare la proteina mancante.

Sono stati analizzate almeno 4 differenti colture di ogni paziente con differenti donatori di staminali del cordone ombelicale CD34+. In tutti i casi Jazedje ha osservato lo stesso risultato in relazione alla formazione del sincizio e alla produzione di distrofina.

Sebbene nati nel contesto della ricerca di una cura per la Distrofia Muscolare di Duchenne, gli importanti risultati dell' equipe della ProfessoressaJazedje possono essere validi per molte altre applicazioni di terapia cellulare riferite a malattie muscolari.[1]

Il lavoro del Dipartimento di Biologia di San Paolo era stato preceduto da diversi altri studi sull' utilità delle staminali cordonali in questo campo della medicina. Tra questi la sperimentazione portata a buon fine dal Professor Kimi Y. Kong, in collaborazione con i suoi colleghi delDay Neuromuscular Research Laboratory e del Massachusetts General Hospital-East, presso la Harvard Medical School, a Charlestown, in Massachusetts (USA).

Nel loro articolo, apparso nel numero di Novembre 2004 della prestigiosa rivista scientifica Stem Cell, applicavano le staminali cordonali alle distrofie dei cingoli degli arti (LGMD), caratterizzate da debolezza e deterioramento progressivo dei muscoli pelvici e del cingolo scapolare.

I muscoli sono formati nel loro sviluppo dalla fusione di diverse cellule precursori e, perciò, le loro cellule risultano multinucleate. Oltre a ciò il normale tessuto muscolare contiene una popolazione di cellule satelliti, che hanno la capacità di differenziarsi in mioblasti e di fondersi, per rigenerare il muscolo dopo una lesione. Queste osservazioni hanno condotto i ricercatori statunitensi ad ipotizzare che la creazione di cellule muscolari chimeriche, con l'introduzione di un'ampia gamma di nuclei non distrofici, avrebbe potuto correggere la mancanza della proteina nel tessuto malato.

Sebbene i primi studi con trapianti di cellule precursori muscolari fossero state promettenti, i tentativi di usare normali mioblasti umani, per ristabilire l'espressione della distrofina nelle Malattie di Backer e Duchenne, non sono stati coronati da successo, nonostante la prolungata sopravvivenza di alcune cellule innestate. Una interpretazione di questo comportamento è stato che i mioblasti del donatore fossero in una fase del loro sviluppo inappropriato, per riprodurre il comportamento delle cellule satelliti.

Le staminali meno differenziate, come quelle del cordone ombelicale, potrebbero essere trapiantate nei muscoli dell'ospite con più probabilità di un buon esito. L'utilizzazione di queste ultime è stata preferita dal Professor Kong anche per la possibilità di ottenere un maggior numero di di cellule rispetto alle staminali del muscolo, di mostrare maggiori capacità proliferative, e di minimizzare la risposta immunitaria Graft Versus Host Disease (GVHD) dell'ospite. Questa si annullerebbe del tutto, attuando un trapianto autologo di staminali cordonali.

Il sottogruppo delle staminali del cordone ombelicale LIN-CD34/-, secondo il Professor Kong, sembrava dimostrarsi più avvantaggiatonella differenziazione miogenica, in parte perché le staminali, che esprimono questo marker, risultavano lievemente più frequenti, in parte per il riscontro di clusters, da esse formate, come se subissero una proliferazione locale.[3]

Per la Distrofia Muscolare di Duchenne le staminali cordonali sono state usate l'anno successivo dal Professor Chun Zhang, insieme al suo team del Department of Neurology, nel First Affiliated Hospital, presso la Sun Yat-sen University, Guangzhou, a Guangdong, (Cina). Il loro lavoro è apparso sul numero di Agosto 2005 del periodico scientifico Chinese

Journal of Medical Genetics edè stato di grande rilievo, perché ha portato ad un successo terapeutico, grazie alle staminali del cordone ombelicale umano, su un ragazzo di 12 anni, affetto da DMD, che non poteva più camminare da 3 anni. E' stata ottenuta una rigenerazione muscolare, la sintesi della distrofina e un miglioramento dei movimenti e della deambulazione.

La malattia era stata confermata dall'analisi genetica e da un test per la proteina distrofina sui suoi muscoli. Il giovane non soffriva di altre patologie.

Attraverso l'esame della corrispondenza genetica HLA, è stata trovata, presso la Banca per il Sangue del Cordone Ombelicale di Guangdong, un' unità di di staminali cordonali con 6 siti HLA compatibili con quelli del paziente.

Ha ricevuto un trattamento preliminare con busulfan, ciclofosfamide ed una globulina contro i timociti umani, a cui è seguito il trapianto di staminali del cordone ombelicale per mezzo di un' iniezione endovenosa.

Ciclosporina A, metilprednisolone, MMF, prostaglandina E1 e ganciclovir sono stati somministrati al ragazzo dopo l'infusione, insieme al Fattore Stimolante le Cellule Granulocitiche (GRAN) e gamma globuline.

I globuli bianchi, dopo il pretrattamento, sono scesi gradualmente quasi a zero, per tornare a valori normali al venticinquesimo giorno dal trapianto, come le piastrine al ventunesimo. Grazie all' azione delle staminali cordonali tutti i valori ematologici sono migliorati, compresa l'emoglobina dopo 140 giorni, come ha dimostrato la puntura sternale. In questo momento il Professor Zhang ha osservato che il gruppo sanguigno del ragazzo malato di DMD si è trasformato da 0 a AB, che era il gruppo del donatore.

Non si è verifica nessuna reazione di rigetto, tipo graft versus host disease.

A intervalli regolari, dal giorno 18 al 233 dopo l'innesto, i ricercatori della Sun Yat-sen University hanno ripetuto test sul DNA del sangue periferico del giovane paziente, dimostrando che il suo genotipo è diventato esattamente lo stesso del donatore, dato confermato dalla puntura sternale: anche il DNA delle cellule del midollo osseo si è modificato nel medesimo modo. Al giorno 60 hanno scoperto con l'analisi genetica che è stato corretto, dal trapianto di staminali cordonali, il difetto caratteristico della Distrofia Muscolare di Duchenne, la delezione dell' esone 19. La biopsia del muscolo del polpaccio ha indicato che le cellule mioblastiche ed i tubuli muscolari stavano crescendo.

L' espressione della distrofina è risultata un po' debole, ma alcune cellule l'hanno sintetizzata in modo molto intenso.

Al giorno 126 sono aumentate le fibre muscolari positive per la distrofina. 100 giorni dopo il trapianto l'esame fisico ha dimostrato un miglioramento nei movimenti e nella forza delle braccia e delle gambe del ragazzo.

Così il Professor Zhang ha realizzato una efficace terapia della DMD con l' infusione delle staminali ematopoietiche del cordone ombelicale umano, ristabilendo la funzione di produzione del sangue e delle sue cellule, diminuendo il livello della creatin-chinasi sierica, rinnovando la sintesi di distrofina nei muscoli e migliorando la funzione motoria del paziente.[4]

1) Tatiana Jazedje, Mariane Secco,Natássia M Vieira, Eder Zucconi,Thomaz R Gollop, Mariz Vainzof, Mayana Zatz - Stem cells from umbilical cord blood do have myogenic potential, with and without differentiation induction in vitro - J Transl Med. 2009; 7: 6.- Published online 2009 January 14.

2) Nuovo Roversi - Diagnostica e Terapia - Ariete Salute Editore

3) Kong KY, Ren J, Kraus M, Finklestein SP, Brown RH Jr. - Human umbilical cord blood cells differentiate into muscle in sjl muscular dystrophy mice - Stem Cells. 2004;22(6):981-93.

4) Zhang C, Feng HY, Huang SL, Fang JP, Xiao LL, Yao XL, Chen C, Ye X, Zeng Y, Lu XL, Wen JM, Zhang WX, Li Z, Feng SW, Xu HG, Huang K, Zhou DH, Chen W, Xie YM, Xi J, Zhang M, Li Y, Liu Y. - Therapy of Duchenne muscular dystrophy with umbilical cord blood stem cell transplantation - Zhonghua Yi Xue Yi Chuan Xue Za Zhi. 2005 Aug;22(4):399-405

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* Paolo De Lillo è dottore in Farmacia.