PARALISI CEREBRALE INFANTILE. QUALI RISPOSTE DALLE CELLULE STAMINALI?
Milano, Circolo della Stampa, 2 Ottobre 2013
Le cellule staminali come approccio terapeutico della paralisi cerebrale infantile
Dott. Yvan Torrente Laboratorio Cellule Staminali
Dipartimento di Fisiopatologia Medico‐Chirurgica e dei Trapianti
Università degli Studi di Milano
Fondazione IRCCS Ca’ Granda Ospedale Maggiore Policlinico
CELLULE STAMINALI: DEFINIZIONE e POTENZIALITA’
CARATTERISTICHE FONDAMENTALI si definisce staminale una cellula indifferenziata in grado di fare:
SELF­RENEWAL
SELF­ RENEWAL
dividersi dando origine a 2 cellule staminali identiche alla madre
DIFFERENZIAMENTO
DIFFERENZIARE
in tipologie cellulari diverse
CELLULE STAMINALI: DEFINIZIONE E POTENZIALITA’
CELLULE STAMINALI
PLURIPOTENTI INDOTTE (iPS
(iPS))
Derivano da fibroblasti
Vengono dede-differenziate a
cellule pluripotenti tramite
riprogrammazione nucleare
Limiti: formazione teratomi in
vivo
CELLULE STAMINALI EMBRIONALI:
Derivano da blastocisti (16 cellule)
CELLULE STAMINALI SOMATICHE:
Possono differenziare in cellule di tutti i
tessuti dell’
dell’organismo (pluripotenti
(pluripotenti))
Derivano da tessuti adulti
Limiti: - etici
- formazione teratomi in vivo
Possono differenziare in cellule appartenenti allo stesso
foglietto embrionale (multipotenti
(multipotenti))
Limiti: difficoltà
difficoltà di espansione e differenziamento in vitro
CELLULE STAMINALI ADULTE
Staminali Neuronali
Staminali Mesenchimali
Staminali Ematopoietiche
LA PARALISI CEREBRALE INFANTILE (PCI)
DEFINIZIONE:
gruppo eterogeneo di disordini non‐progressivi dello sviluppo, caratterizzato dalla perdita
della funzione neuromotoria; spesso la PCI è accompagnata dalla demielinizzazione della
sostanza bianca a dalla perdita della componente assonale e della materia grigia, nei distretti
cerebrali di corteccia, ippocampo e gangli basali del talamo.
EZIOLOGIA: molteplicità
di fattori di rischi che possono dare origine alla patologia:
EZIOLOGIA: • Parto prematuro
• Restrizioni di crescita intrauterina
• Infezioni materne (virali, batteriche e da protozoi)
• Difficoltà perinatali (danni da ischemia)
• Altre infezioni congenite (es. Meningite, encefalite, tetano)
PATOFISIOLOGIA: •Emiplagia causata da ischemia ipossica che conduce a perdita del tessuto corticale perfuso dall’arteria occlusa (A)
•Ipoperfusione cronica che induce ischemia nelle regioni
periventricolari cerebrali in sviluppo (B)
Faulkner et al., Semin PediatrNeurol20:146­153 2013 TRATTAMENTI ATTUALI per la PCI
RIABILITAZIONE/FISIOTERAPIA: ad oggi il trattamento sintomatico più efficace. Obiettivo: i percorsi neuronali, se utilizzati regolarmente, rinforzano la plasticità dei circuiti neuronali, oltre ad aumentare la coordinazione muscolare
STIMOLAZIONE MAGNETICA TRANSCRANIALE: Trattamento promettente su modelli animali, ma potrebbe causare convulsioni nell’uomo Obiettivo:
stimolazione ed attivazione di specifiche aree corticali e subcorticali
POMPE INTRATECALI DI BACLOFEN:
Somministrazione di un agonista dell’acido gamma‐aminobutirrico
(GABA) per diminuire il rilascio di neurotrasmettitori eccitatori nel midollo spinale.
Obiettivo:
contrastare i fenomeni spastici e di distonia
TERAPIA CELLULARE CON STAMINALI: Risultati promettenti su modelli animali della patologia (Fase pre‐
clinica); alcuni studi clinici in corso e uno già terminato Obiettivo:
sostituzione della popolazione neuronale persa, protezione delle cellule presenti, stimolazione della crescita e del differenziamento delle cellule. staminali; modulazione della risposta immune del tessuto ricevente che potrebbe limitare l’efficacia terapeutica
LA TERAPIA CELLULARE
Espansione e/o trattamento in vitro
PARAMETRI DA OTTIMIZZARE:
•Dose
•Tempi
•Via di somministrazione
•Marcatura delle cellule per successiva individuazione
Prelievo di cellule
(autologhe o eterologhe)
Infusione nel paziente (via sistemica o locale)
Monitoraggio dei progressi del paziente (marcatori biochimici/ analisi funzionali)
•Tossicità
Necessità di studi pre­clinici
su modelli animali attendibili della patologia
TERAPIA con CELLULE STAMINALI
POSSIBILI MECCANISMI D’AZIONE nel DANNO NEUROLOGICO:
•Supporto strutturale al tessuto danneggiato e circostante
•Re‐mielinizzazione degli assoni danneggiati
•Secrezione di fattori di crescita e citochine
ad azione neurotrofica
VANTAGGI dell’USO di CELLULE STAMINALI:
•Popolazione cellulare in grado di differenziare in diverse tipologie cellulari
•Cellule molto responsive ai fattori rilasciati dai tessuti danneggiati (meccanismo di attivazione fisiologico delle stem)
•Possibilità di ricostituire un “reservoir” di cellule staminali nel tessuto danneggiato
POTENZIALITA’ delle CELLULE STAMINALI nella PCI
CELLULE STAMINALI NEURONALI (o PRECURSORI NEURONALI)
CELLULE STAMINALI MESENCHIMALI
(Midollo osseo, cordone ombelicale)
Vantaggi:
Svantaggi:
Vantaggi:
Svantaggi:
•Staminali del compartimento tissutale danneggiato
•Difficoltà di isolamento e coltura in vitro
•Numerose fonti nell’organismo
•Elevata variabilità
•Limitata capacità
proliferativa ed espansiva
•Facilità di prelievo (non invasivo)
•Capacità
differenziativa in glia che funge da supporto strutturale
•Risultati più
promettenti in modelli animali (aumento connettività neuronale)
•Problemi etici (ottenimento per differenziamento da ES o da cadavere)
•Substrato trofico quando trapiantate in vivo
•Effetto immunomodulante
•Effetto angiogenico
•Scaffold fisico per l’elongazione assonale
•Limitata capacità
differenziativa nel lineage neuronale
STUDI PRE­CLINICI
STAMINALI NEURONALI
STAMINALI MESENCHIMALI
TRIALS CLINICI
RISULTATI DEL PRIMO TRIAL CONCLUSO
1° studio clinico completato e con risultati pubblicati:
•Cellule staminali da cordone ombelicale
•Co­associazione con fattore neurotrofico (EPO)
•Valutazione parametri funzionalità motoria e cognitiva
DISEGNO SPERIMENTALE DELLO STUDIO
Mancanza di un gruppo trattato solo con le cellule UCB
RISULTATI DELLO STUDIO E IPOTESI
RISULTATI:
•Aumento delle funzioni motorie e cognitive nel gruppo di pazienti trattati con le cellule UCB
•Risultati riscontrati a 1­3 mesi e mantenuti a 6 mesi
•Migliori risultati su pazienti con età inferiore ai 36 mesi
•Miglioramenti motori maggiormente evidenti in pazienti con PCI riconducibile a parto prematuro
•Miglioramenti cognitivi maggiormente evidenti in pazienti nati a termine
IPOTESI DI AZIONE TERAPEUTICA:
Le cellule infuse intravena agiscono come “bioreattori”
remoti che aumentano la produzione sistemica di citochine anti‐infiammatorie, dopo essere state sequestrate nella microvascolatura e nel parenchima polmonare e nella milza, attraverso la stimolazione diretta delle cellule T naive nella milza e dei macrofagi nei polmoni.
PROBLEMI RISCONTRATI:
•Effetti collaterali del trattamento con ciclosporine (polmonite)
•Diminuzione della saturazione di ossigeno concomitante alla somministrazione intravenosa delle cellule UCB
•Un decesso Azione indiretta delle cellule UCB sulla densità
assonale ed aumento della mielinizzazione
STUDI CLINICI con CELLULE STAMINALI da CORDONE (UCB)
Patologia
Cellule utilizzate
Fase dello studio
Riferimenti
Tumori linfoidi pediatrici
Staminali da cordone
/
Texas Children's Hospital
Disordini ematopoietici
Staminali da cordone
Fase 2
St. Justine Hospital, Montreal
Ischemia agli arti inferiori
Staminali da cordone
Infarto ischemico
Staminali da cordone
Fase 1
Anemia aplastica
Staminali da cordone
Fase 2
Leucemie/linformi
Staminali da cordone
Fase 1‐2
Gamida Cell ltd (Israele)
Leucemia mieloide acuta
Staminali da cordone
Fase 2
Hôpitaux de Paris
Epidermolisi Bullosa
Staminali da cordone
Fase 2
Masonic Cancer Center, University of Minnesota
Ischemia (pediatrico)
Staminali da cordone
Fase 1
Memorial Hermann Healthcare
System, Huston
Malattie ematologiche
Staminali da cordone
Fase 1
University of Pennsylvania
Sindrome del cuore sinistro ipoplastico
Staminali da cordone
Fase 1
Mayo Clinic, USA
Tumori solidi Staminali da cordone
Fase 1
National Cancer Institute (NCI) USA
Diabete tipo 1
Staminali da cordone
Fase 1
Technische Universität
München
Fase 1
Northwestern University
China Medical University Hospital National Heart, Lung, and Blood
Institute (USA)
CONCLUSIONI
L’utilizzo delle cellule staminali nel trattamento della paralisi cerebrale infantile:
•Possono indurre un miglioramento della plasticità dei circuiti neuronali •Agiscono tramite un meccanismo di tipo paracrino (rilascio di fattori)
•Non è ipotizzabile che sostituiscano la popolazione cellulare neuronale persa
•Possono differenziare in un lineage cellulare di supporto trofico alla popolazione neuronale ancora presente
Mancanza di studi clinici su larga scala che permettano di avere un’idea della SICUREZZA e dell’EFFICACIA dell’utilizzo di staminali quali terapia cellulare per la paralisi cerebrale infantile
