Scarica il progetto
annuncio pubblicitario
Il Contesto sociale: la ragione del Progetto Negli anni più recenti in Puglia, come nel resto del Paese, l’aumento della popolazione anziana ha posto nuovi e urgenti problemi di ordine medico e sociale. In particolare, la patologia tumorale solida, che è divenuta sempre più frequente, difficilmente risulta trattabile nell’anziano perché si giova di trattamenti chemio-radioterapici aggressivi ma attuabili con successo nel giovane. Parallelamente, sul versante delle emopatie, le patologie quali il Mieloma Multiplo, i Linfomi non-Hodgkin, La Leucemia Linfoide Cronica e le Leucemie acute , un tempo rare, sono oggi divenute assai frequenti e , pertanto , richiedono sempre più un’adeguata offerta sanitaria e nuove e più efficaci strategie terapeutiche. E’ divenuto, quindi, urgente il bisogno di soddisfare le esigenze terapeutiche connesse a tali patologie e, soprattutto , a tale categoria di pazienti ricercando nuove strategie terapeutiche. In quest’ottica, un’eccellente risposta proviene dal mondo delle cellule staminali. Il Contesto scientifico: Le Cellule Staminali e le Terapie Cellulari CHE COSA SONO LE CELLULE STAMINALI? Le cellule staminali sono cellule immature, non differenziate e non specializzate, in grado di dividersi per periodi indefiniti per automantenersi dando origine ad altre cellule staminali e di differenziarsi per dare origine ai numerosi tipi di cellule specializzate dotate di specifiche attività funzionali che compongono ogni singolo organo o tessuto , rimpiazzando, la dove è possibile, le cellule adulte che , terminato il loro ciclo vitale, sono destinate a morire (esempio: cellule muscolari , cellule del sangue e cellule cerebrali ). Spetta, dunque, alle cellule staminali il compito di costruire e mantenere inalterato il complesso, ma estremamente ordinato, insieme di cellule differenziate che formano l’organismo vivente. Tuttavia, prima di diventare una cellula specializzata, una cellula staminale attraversa una serie di decisioni. Combinazioni di segnali interni ed esterni guidano ogni cellula staminale lungo il cammino verso la specializzazione. Questi segnali sono normalmente forniti dal corpo ma quando, come e perché una cellula staminale prende la decisione di smettere di dividersi , orientandosi in senso differenziativo ed in risposta a quali segnali non è ancora chiaro e rappresenta la chiave per la comprensione della loro biologia e per il loro pieno utilizzo futuro in campo terapeutico. Le Cellule Staminali: proprietà e caratteristiche A seconda della potenzialità evolutiva , le cellule staminali si distinguono in : • Totipotenti: in grado di differenziarsi in qualsiasi tipo di tessuto. • Pluripotenti (o multipotenti) : in grado di trasformarsi solo in alcuni tipi di tessuto. • Unipotenti: in grado di dar luogo solo ad uno specifico tessuto. Le cellule staminali multipotenti possono essere isolate da alcuni tipi di tessuto presenti nel bambino e nell’uomo adulto, ove sono presenti per rimpiazzare le cellule in continuo ricambio. Oltre alla potenzialità, le cellule staminali possono essere distinte anche in base alla sede in: • Cellule staminali embrionali :prelevate cioè da embrioni • Cellule Staminali adulte: prelevate dal corpo umano (midollo osseo, sangue periferico ed alcuni organi come fegato, pancreas, cordone ombellicale) Le cellule staminali embrionali derivano dalle cellule della “massa cellulare interna” che si osserva nella blastocisti. Prelevate dalla blastocisti , possono essere coltivate in vitro dove sono in grado di generare un vasto range di tessuti endodermici, mesodermici ed ectodermici dell’embrione. Le cellule staminali embrionali sono le uniche totipotenti; infatti da esse derivano tutti i differenti tipi cellulari che daranno luogo, a partire dal momento della fecondazione ed attraverso le varie fasi della vita fetale, al corpo umano. Tuttavia , l’utilizzo, a scopo terapeutico, di cellule staminali embrionali umane appare prematuro, in quanto gravato da numerose problematiche tecno-scientifiche irrisolte oltre che da problematiche bioetiche e biogiuridiche. Pertanto, allo stato attuale, le cellule staminali embrionali sono oggetto di accese discussioni all’interno del mondo scientifico per le implicazioni di ordine etico-morale che il loro utilizzo comporterebbe nonostante , la loro estrema immaturità ed elevata potenzialità evolutiva , le rendano candidati molto promettenti per applicazioni di medicina rigenerativa e per la cura di gravi malattie degenerative. Le Cellule Staminali Adulte: Dopo la nascita, in un organismo permangono comunque in ogni organo o tessuto cellule staminali che, tuttavia, hanno una potenzialità ridotta poiché di tipo tessuto-specifico. Le cellule staminali presenti in tali sedi sono , pertanto , definite Cellule Staminali Adulte o Somatiche. Le cellule staminali somatiche sono cellule multipotenti, nondifferenziate, che si trovano in un tessuto differenziato e sono capaci di automantenimento e differenziazione. Cellule staminali adulte sono state identificate nel midollo osseo, sangue periferico, sangue del cordone ombelicale e più recentemente anche nella cornea, retina, cervello, muscolo scheletrico, polpa dentale, fegato, pancreas, cute, tratto gastro-enterico, tessuto adiposo. Tutte le diverse tipologie di cellule staminali si distinguono dalle altre cellule perché sono cellule non differenziate, o non specializzate, nel senso che non hanno ancora acquisito una funzione specifica all’interno dell’organo stesso. Le Cellule Staminali Adulte: Emopoietiche e Mesenchimali La principale caratteristica delle cellule staminali adulte è, dunque, ancora la potenzialità di dare origine a diverse tipologie di cellule. In relazione al tipo di tessuti che possono essere generati si parla di: • Cellula Staminale Emopoietica, in grado di generare le cellule del sangue (globuli rossi e bianchi , pistrine, linfociti etc) • Cellule Staminali Mesenchimali: in grado di generare tutti i tipi di tessuti (ossa, cartilagini, tendini, fibre muscolari, tessuto cerebrale, ecc) Sfruttando le loro caratteristiche peculiari, l’applicazione terapeutica delle cellule staminali consiste nella loro utilizzazione a scopo di rigenerazione tessutale. In tal senso , le cellule staminali dell’adulto costituiscono attualmente la sorgente esclusiva per il trattamento di patologie neoplastiche e non-neoplastiche. Le Terapie Cellulari: I Prodotti per Terapie Cellulari o PTC In questo contesto si inseriscono ed operano le Terapie Celluari che rientrano nelle cosiddette “Advanced Therapies”. La ricerca biomedica e biotecnologica è , infatti, attualmente incentrata sulla abilità di produrre cellule umane in vitro sfruttando la capacità proliferativa delle cellule staminali, associata alla loro abilità di diventare specializzate (plasticità). Quest’area applicativa delle cellule staminali viene definita per l’appunto Terapia Cellulare. La definizione di Terapie Cellulari è di ampio respiro e comprende molteplici applicazioni. In una delle accezioni più diffuse , il termine viene usato per indicare una modalità di cura di alcune malattie in cui, assieme ai farmaci tradizionali, vengono impiantate come trattamento terapeutico in un individuo ricevente, cellule sottoposte a particolari procedure di prelievo, manipolazione, caratterizzazione e conservazione, definite per l’appunto “Prodotti per Terapia Cellulare” o PTC. Secondo la FDA i prodotti per le terapie cellulari sono, infatti : “articles containing human cells that are intended for implantation, transplantation, infusion, or transfer into a human recipient”. Scopo di tali prodotti è indurre e determinare, partendo da cellule totipotenti, un processo di ingegnerizzazione, che specializza la cellula a una determinata e specifica funzione biologica. Si tratta, quindi, di cellule di un paziente o di un donatore (cellule staminali, cellule dendritiche, linfociti T)sottoposte a manipolazione cellulare o genetica che sono poi somministrate ad un ricevente per diversi scopi tra cui il killing del tumore, l’attivazione del sistema immunitario, la rigenerazione tessutale etc. I PTC , Prodotti per Terapia Cellulare: I risvolti scientifici L’impiego di tali cellule nella medicina rigenerativa ha le potenzialità di sviluppare nuove terapie per numerose malattie degenerative gravi poiché, la capacità proliferativa associata all’abilità di specializzarsi di tali cellule le rende candidati ideali per nuovi protocolli clinici da impiegare nel trattamento di malattie gravi quali morbo di Parkinson, diabete, infarto miocardico,etc. Gli approcci di terapia avanzata rappresentano, pertanto, un elemento di grande potenziale nella sinergia tra sanità pubblica, mondo farmaceutico ed area biotech oltre che una frontiera scientifica di enorme interesse in cui la ricerca incontra un’applicazione clinica reale e diventa un beneficio per il paziente e per l‘aggiornamento e il progresso della sanità nazionale. Il percorso per arrivare alla realizzazione di un protocollo clinico con PTC è, tuttavia ,complesso, lungo e costoso. Alcuni vincoli sono codificati per legge: si parte dai dati preclinici per arrivare all’elaborazione di un dossier di sperimentazione che deve essere sottomesso e approvato dall’ISS. Segue la convalida della produzione che deve rigorosamente avvenire in una struttura autorizzata dall’AIFA e l’approvazione del protocollo da parte del Comitato Etico. Tutti i casi arruolati in studi clinici con PTC devono essere registrati in un registro nazionale. Le Terapie Cellulari: Campi di Applicazione Gli approcci di terapia avanzata rappresentano, pertanto, un elemento di grande potenziale nella sinergia tra sanità pubblica, mondo farmaceutico ed area biotech oltre che una frontiera scientifica di enorme interesse in cui la ricerca incontra un’applicazione clinica reale e diventa un beneficio per il paziente e per l‘aggiornamento e il progresso della sanità nazionale. I PTC o più in generale cellule , opportunamente selezionate, eventualmente manipolate e/o ingegnerizzate , ed espanse trovano, infatti, impiego nei : 1. Trapianti di Cellule Staminali in campo onco-ematologico: manipolazione ed espansione ex-vivo di progenitori emopoietici, criopreservazione e colture cellulari di cellule staminali emopoietiche che vengono poi impiantati in pazienti affetti da patologie onco-ematologiche 2. Somministrazione di Cellule in campo oncologico e non: • Vaccinoterapia : impiego di cellule dendritiche opportunatamente stimolate nel trattamento di melanomi, carcinomi renali etc, • Immunoterapia Cellulare Adottiva : impiego di linfociti T opportunamente stimolati nel trattamento di neoplasie o infezioni virali • Trattamento della GVHD : impiego di Cellule Staminali Mesenchimali come strumento immunosoppressivo nel trattamento della reazione di rigetto dei trapianti. 3. Medicina rigenerativa : impiego di cellule opportunatamente specializzateper la riparazione tissutale in campi come : • Cardiologia : somministrazione intracoronarica di cellule CD133+ da midollo e sangue periferico in pazienti colpiti da infarto miocardico acuto • neurologia: somministrazione di cellule staminali nella terapia delle malattie demielinizzanti) • diabetologia: trapianto di isole pancreatiche umane nei pazienti affetti da diabete mellito di tipo I 4. Ricerca: impiego delle cellule staminali come modelli sperimentali nello studio della biologia cellulare, del tumore, della reazione immunitaria etc. 5. Farmacologia-Sperimentazione : impiego delle cellule staminali come modelli sperimentali per lo studio di nuovi farmaci e di nuovi protocolli clinici. Le Terapie Cellulari: Applicazioni, le Cellule Staminali Emopietiche (CSE) Nell’ambito delle molteplici applicazioni , tuttavia , il principale prototipo di riferimento della terapia cellulare nonché l’unico ad avere una concreta e continua applicazione pratica è il trapianto di midollo osseo, una modalità di trattamento sviluppatasi nell’ultimo trentennio, cui si è negli anni più recenti affiancato il trapianto di cellule staminali da sangue periferico ed il trapianto di sangue da cordone ombelicale. Pertanto, più genericamente si parla di trapianto di Cellule Staminali Emopoietiche. Tra i vari tipi di cellule staminali somatiche , le cellule staminali emopoietiche, prelevabili dal midollo osseo, sangue periferico e cordone ombelicale, sono le uniche , allo stato attuale, ad avere applicazione clinica su vasta scala, come sorgenti di trapianto autologo o allogenico, rappresentando così l’originale terapia cellulare. Le Cellule Staminali Emopoietiche (CSE) sono funzionalmente definite da tre caratteristiche peculiari: 1) capacità di automantenimento, 2) capacità di differenziazione 3) capacità di ricostituzione linfo-emopoietica a lungo termine in un ricevente letalmente irradiato. La loro funzione è mantenere la produzione di cellule mature del sangue periferico per tutta la durata di vita di un organismo e al contempo automantenersi per assicurare una continua e duratura scorta di cellule staminali. Oltre ad auto-mantenimento e differenziazione, le cellule staminali emopoietiche sono dotate di plasticità, capacità migratoria, capacità di sopravvivere in uno stato cinetico di quiescenza, capacità di rigenerare estensivamente i differenti tipi cellulari che costituiscono i tessuti emopoietici. Le Cellule Staminali Emopoietiche (CSE): Caratteristiche e Funzioni Le CSE danno origine, in particolare a progenitori che, per definizione, non sono riconoscibili morfologicamente ma solo funzionalmente, in base alla loro capacità di crescere e proliferare in sistemi di coltura in vitro. I progenitori ontogeneticamente più precoci perdono progressivamente la capacità di automantenimento ma sono in grado di orientarsi lungo le varie filiere differenziative emopoietiche (linfoide, mieloide, eritroide, megacariocitaria) generando aggregati di cellule progenitrici unipotenti che, a loro volta, generano precursori emopoietici morfologicamente riconoscibili, destinati a dare origine a cellule mature terminali dotate di funzioni specializzate ma completamente prive di potenziale proliferativo. Le Cellule Staminali Emopoietiche (CSE): Le CSE del sangue cordonale Le cellule staminali emopoietiche sono molto rare. Infatti solo 1 cellula su 10,000-15,000 del midollo osseo è una cellula staminale e deve garantire giornalmente la produzione di centinaia di miliardi di cellule per rimpiazzare quelle distrutte. Un’ulteriore sorgente è il sangue del cordone ombelicale che prima ed al momento della nascita ne contiene un elevato numero. La percentuale è equivalente o addirittura superiore a quella del midollo osseo ma le potenzialità di tali cellule staminali sono di gran lunga superiori rispetto a quelle già “più adulte” del midollo ed danno luogo ad una probabilità di rigetto inferiore rispetto a quelle del periferico o da midollo. Ciò è probabilmente dovuto al fatto che esse non hanno ancora sviluppato le caratteristiche che possono essere riconosciute ed attaccate dal sistema immunitario. Inoltre, poiché il sangue del cordone ombelicale non ha ben sviluppato cellule immunitarie, ci sono meno possibilità che le cellule trapiantate possano attaccare il ricevente, una possibilità e problema definito graft versus host disease o GVHD. Pertanto, sia la versatilità che la disponibilità di cellule staminali del cordone ombelicale li rende una risorsa potente per le terapie di trapianto ed una sorgente di studio fondamentale per la ricerca. Infatti, il sangue cordonale raccolto senza alcun rischio o inconveniente per la madre o il neonato può esse utilizzato come alternativa al midollo osseo, nei trapianti in pazienti affetti da malattie ematologiche. Le CSE: Il Midollo Osseo L’applicazione terapeutica peculiare delle cellule staminali emopoietiche è rappresentato dal loro utilizzo nella terapia delle malattie neoplastiche ematologiche (leucemie, mieloma, linfomi), sia nell’ambito del trapianto autologo che allogenico. Infatti, in particolari fasi della malattia, le cellule staminali emopoietiche vengono iniettate, attraverso una vena, nel sangue periferico del paziente. Nell’arco di pochi giorni, raggiungono il midollo osseo, dove attecchiscono ed iniziano a proliferare andando a ricostituire le cellule mature midollari, che erano state completamente distrutte dalla radio-chemioterapia alla quale era stato sottoposto il paziente. La funzione del midollo osseo è schematicamente basata sull’esistenza di quattro compartimenti cellulari: a) compartimento delle cellule staminali, formato da cellule capaci di automantenersi e differenziarsi; b) compartimento dei progenitori orientati, costituito da cellule in grado di differenziarsi e maturare lungo tutte le filiere differenziative emopoietiche ma prive di automantenimento; c) compartimento dei precursori identificabili morfologicamente; d) compartimento delle cellule mature, costituito da cellule dotate di funzioni specializzate ma completamente prive di capacità proliferativa. Le Terapie Cellulari: Applicazioni, l’ Immunoterapia Cellulare Adottiva e la Vaccinoterapia Oltre ad aver curato e guarito molte migliaia di pazienti, i trapianti di CSE hanno fornito la base conoscitiva per lo sviluppo di vaccini cellulari utilizzabili contro i tumori o contro alcune gravi infezioni virali e per indurre tolleranza immunologica. Infatti, parallelamente all’uso delle cellule staminali emopoietiche nel trapianto di midollo, diventa sempre più concreta la possibilità di utilizzare cellule del sistema immunitario (linfociti T e cellule dendritiche) come stimolanti della risposta immunologica del paziente tumorale nei confronti del proprio tumore, o come veri e propri effettori nelle infezioni virali, cioè come veri e propri vaccini cellulari. Essa è attuata mediante l’infusione di subset cellulari che, per loro natura o perché manipolate ex-vivo, sono in grado di regolare la risposta immune in caso di trapianto o malattie autoimmuni (cellule regolatorie, cellule NK, cellule mesenchimali) o di produrre una potente e selettiva risposta contro antigeni tumorali o virali (cellule dendritiche, cloni cellulari citotossici). Si parla in questi casi di Immunoterapia cellulare adottiva e di Vaccinoterapia. L’Immunoterapia Cellulare Adottiva: Le caratteristiche La caratterizzazione molecolare degli antigeni tumorali umani ha, infatti, consentito, in questi ultimi anni, di pianificare delle nuove strategie di immunoterapia anti-tumore da affiancare alle terapie convenzionali. Gli antigeni tumorali sono riconosciuti da specifici linfociti T (T CD8+ e CD4+) e, mediante tecniche di terapia genica si possono introdurre nei linfociti T dei recettori ibridi o chimerici (ChTCR) in grado di riconoscere tali antigeni e uccidere le cellule bersaglio che li espongono. Tuttavia, al fine di indurre delle risposte immunitarie anti-tumore efficaci, è indispensabile che gli antigeni tumorali siano presentati ai linfociti T da cellule “professioniste” della presentazione antigenica: le cellule dendritiche. Tali cellule sono in grado di veicolare lo stimolo antigenico ed i segnali costimolatori necessari allo sviluppo di una risposta immunitaria anti-tumore efficace. Il trattamento prevede di prelevare cellule dendritiche al paziente, di moltiplicarle in laboratorio e “caricarle” con gli specifici antigeni tumorali, per poi reimpiatarle nell’organismo del malato per flebocisti. Si attua così una strategia cosiddetta di “immunoterapia adottiva” in cui i linfociti T infusi nel malato e opportunamente stimolati contro il tumore, lo aggrediscono con maggior forza. La Vaccinoterapia: Le caratteristiche I processi infettivi, in particolare quelli causati da agenti virali, costituiscono la causa principale di mortalità post-trapianto. Fino al 75% dei pazienti trapiantati sviluppa infezioni nel corso del primo anno post-trapianto. La causa primaria del fenomeno è riconducibile all’inibizione della risposta immune cellulo-mediata virus-specifica indotta dai farmaci immunosoppressori utilizzati per la prevenzione del rigetto. Poiché le cellule T giocano un ruolo chiave nel controllo e nella clearance delle infezioni virali, lo stato di immunodepressione facilita casi di infezione primaria, reinfezione o riattivazione dalla latenza di agenti virali ad elevata prevalenza, quali ad esempio i virus erpetici, con possibile sviluppo di patologie sistemiche o di organo. Il trattamento di queste infezioni presenta problematiche rilevanti sia per la scarsità dei farmaci antivirali utilizzabili, sia per la loro tossicità. Una possibile alternativa, ormai validata clinicamente, è rappresentata dalla somministrazione al paziente di linfociti T virus-specifici, prelevati ex-vivo ed espansi in vitro, in modo da permettere al paziente stesso di sviluppare una risposta citotossica nei confronti delle cellule infettate, risposta efficace sia come profilassi, sia come terapia di manifestazioni patologiche virus-indotte potenzialmente letali per il paziente. Le Terapie Cellulari: Applicazioni, Le Cellule Staminali Mesenchimali Il trapianto allogenico di cellule staminali ematopoietiche (HSCT) è diventato oggi il trattamento di scelta per numerosi disordini ematologici neoplastici e non, tumori solidi, errori congeniti del metabolismo ed immunodeficienze primitive. Tuttavia, la sua ampia applicazione è limitata dall’insorgenza di diverse complicazioni, tra cui la malattia del trapianto verso l’ospite (GVHD) e/o l’insorgenza di infezioni virali. La Terapia Cellulare , ancora una volta, fornisce una possibile soluzione: le Cellule Staminali Mesenchimali (MSC). Tali cellule, isolabili dal sangue midollare, oltre a rappresentare i precursori di cellule della linea osteo-condro-tendinea, si sono, infatti, rivelate tra i più potenti immunosoppressori della risposta immunitaria entrando, conseguentemente, in fase di sperimentazione clinica per il controllo della GVHD o di malattie dovute all’alterata regolazione del sistema immunitario. Riduzione malattia da trapianto contro ospite Osteoartrite Osteogenesi imperfetta Distrofia muscolare Infarto del miocardio Lesioni tendinee Malattie neurodegenerative e post-traumatiche CELLULE STROMALI Il Midollo Osseo ed, in particolare, le Cellule Staminali che da esso possono essere recuperate, sono quindi oggi il punto di partenza delle “avanzate metodologie terapeutiche”. La struttura nella quale vengono efficacemente prodotte ed utilizzate in tal senso le cellule staminali e, più in generale, i prodotti della Terapia Cellulare é definita “Cell Factory”. La “Cell Factory”: CHE COSA E’ UNA CELL FACTORY? Per Cell Factory si intende una sofisticata struttura di ricerca e di servizio, costituita da laboratori dove operano in condizioni di microclima stabile, medici e biologi, ed in cui è possibile , attraverso particolari metodologie, isolare, conservare e manipolare cellule di ogni organo. La necessità della creazione di strutture pensate ad hoc per la produzione di prodotti cellulari deriva dal fatto che le normative europee e italiane vigenti impongono oggi di effettuare tutte le manipolazioni sulle cellule in condizioni di lavoro estremamente rigide e controllate, così da poter, alla fine, preparare cellule da trapiantare nelle stesse condizioni di qualità e di controllo con le quali un’industria farmaceutica produce un qualsiasi farmaco. Equiparando in questo modo a tutti gli effetti “le cellule” ad un qualsiasi “farmaco”. Si parla di “Good Manufacturing Procedure” o GMP. La “Cell Factory”: Le manipolazioni cellulari La Cell Factory opera all’interno del settore della manipolazione cellulare che racchiude essenzialmente due tipologie di attività: trattamenti di routine: attività legate a consolidate tecniche di manipolazione cellulare, quali ad esempio il trapianto di midollo (autologo e allogenico) terapia cellulare: attività legata a innovative tecniche di manipolazione cellulare, quali ad esempio lo studio e l’uso di cellule staminali. La manipolazione cellulare può essere anche descritta in base alle oprazioni che vengono svolte sulle cellule; in questo caso si parla di: • manipolazione minima: azioni che non alterano le funzionalità proprie della popolazione cellulare (centrifugazione, deplezione, selezione magnetica, etc) • manipolazione estensiva: azioni che possono alterare le funzionalità proprie della popolazione cellulare (espansione in vitro con opportuni fattori di crescita, addestramento contro precisi marcatori, etc ) Le Cell Factory nascono essenzialmente per sviluppare la terapia cellulare e presentano attività sia di manipolazione minima che estensiva. La “Cell Factory”: il funzionamento, i Laboratori GMP COME FUNZIONA UNA CELL FACTORY? Il Funzionamento di una Cell Factory, in considerazione della criticità delle operazioni svolte, è fortemente normato al fine di garantire un elevatissimo livello di sicurezza e di qualità dei prodotti cellulari manipolati. Per tali ragioni, tali strutture sono dotate di laboratori che operano in regime di GMP (norme di Buona Fabbricazione dei Medicinali) e sottostanno a severe leggi e normative (vedi allegato 1). Occorre sottolineare che il parametro più importante al quale gli ambienti di lavoro devono conformarsi è la classe di sterilità (così definita dalle norme GMP ; per legge è prescritto che la manipolazione cellulare debba avvenire in camere di classe B e che le camere dove vengono effettuati i controlli di qualità devono presentare almeno condizioni di classe C. I Laboratori GMP: Essenzialmente in un laboratorio GMP si compiono le seguenti attività: • Selezione di cellule • Coltivazione ed espansione in vitro (attraverso l’uso di terreni di coltura e di fattori di crescita specifici per indirizzare lo sviluppo delle cellule staminali o l’uso di specifici antigeni per sviluppare la risposta immunitaria da parte dei linfociti). • Controlli di qualità per assicurare la qualità del prodotto cellulare manipolato. Pertanto, le apparecchiature standard in un Laboratorio GMP sono: • Cappe a flusso laminare (all’interno delle quali il personale manipola i prodotti cellulari) • Incubatori (apparecchiature dove conservare le cellule in espansione) • Centrifughe e separatori magnetici (per selezionare i tipi cellulari desiderati) • Apparecchiature di controllo (microscopi ottici, citofluorimetri, contaglobuli. Ecc) La “Cell Factory”: Settori di attività Le Cell Factory focalizzano la loro attività in particolare su tre ambiti: • studio ed utilizzo di cellule staminali: manipolazione estensiva delle cellule allo scopo di trapianto (autologo e allogenico) per la rigenerazione di tessuti e di organi. • Terapia cellulare antitumorale o virale (immunoterapia): “addestramento” di cellule del sistema immunitarioper riconoscere le cellule malate e svillupare le immunodeficienza. • Terapia genica: modifica di parti del DNA per combattere le immunodeficienze. In realtà la terapia genica è un ambito solo potenziale in quanto ancora a livelli di primissima sperimentazione e illegale in molti stati, Italia compresa. L’ Istituto Tumori “Giovanni Paolo II”, forte delle esperienze cliniche, delle conoscenze e delle tecnologie sviluppate in passato dai nostri ricercatori e clinici, soprattutto nel campo dell’immunoterapia dei tumori , con particolare riferimento a strategie di vaccinazione basate su cellule ha, dunque, l’obiettivo di attuare un: “Centro Avanzato Terapie Cellulari” Panoramica del progetto Esaminando il panorama delle strutture presenti, emerge che non esistono in Puglia Istituti di ricerca e cura in grado di coniugare e integrare le competenze nell’ambito delle malattie oncologiche con la ricerca sulle terapie cellulari. L’obiettivo prioritario del progetto è, dunque, fornire uno strumento di innovazione/modernizzazione/dinamismo del SSR che coniughi le esigenze di cure e di assistenza sanitaria sempre più “eccellenti” nell’ambito delle onco-patologie con l’esigenza di crescita scientifica e tecnologica, creando una cultura della ricerca delle sinergie e della condivisione di risorse/conoscenze. Lo strumento impiegato per tale scopo è la realizzazione di un “Centro Avanzato per i Trapianti di Cellule Staminali Emopoietiche e Terapie Cellulari, CATC” , un luogo di ricerca e cura per le malattie neoplastiche ed ematologiche, che possa contribuire a contrastare l’attuale migrazione sanitaria e sia polo di attrazione per le regioni limitrofe. Il contesto territoriale in cui si inserisce il Progetto individua , infatti, i target dell’Istituto nei cittadini pugliesi e in quelli delle regioni limitrofe, affetti da tumore solido o da emopatie maligne, specificamente Linfomi e Mielomi, che possano giovarsi della ricerca finalizzata alla medicina personalizzata con cellule e/o altre biotecnologie. Il progetto per l’istituzione di un Centro per le Terapie Cellulari persegue, pertanto, i seguenti obiettivi generali: Aumentare e qualificare gli interventi assistenziali in settori della medicina rilevanti per la dimensione della casistica, per le ricadute sul piano della qualità della vita e dell’economia, e per le prospettive di innovazione biotecnologica. Alimentare la crescita professionale del personale sanitario e attirare giovani dotati in un ambiente in cui i vasti problemi della clinica siano affrontati con l’ottica positiva della ricerca scientifica. Oltre all’evidente vantaggio di collegare il mondo clinico alla ricerca, il progetto manifestamente e prioritariamente si propone ,quindi, di favorire la sperimentazione, l’uso di nuovi prodotti e sistemi e lo sviluppo della ricerca scientifica. Obiettivi del Progetto: la mission L’istituzione di un “Centro per i Trapianti di Cellule Staminali Ematopoietiche e per le Terapie Cellulari, CATC” si propone di perseguire i seguenti obiettivi specifici: 1.Istuituire un Programma Trapianti di Cellule Staminali Ematopoietiche, autologhe e allogeniche, per i pazienti affetti primariamente da Linfomi, Mielomi e Tumori Solidi. 2.Istituire un Centro di Terapie Cellulari per la manipolazione intensiva di Cellule Staminali da impiegare come PTC nelle malattie neoplastiche ed in altri campi di interesse (dermatologia, neurologia, ortopedia, ecc) 3.Rafforzare ed approfondire la ricerca nel campo delle Cellule Staminali allo scopo di studiare, isolare ed espandere gli effettori della risposta immune contro le cellule neoplastiche in corso di autotrapianto, trapianto allogenico di CSE in pazienti ematologici ed , in corso di terapia convenzionale, nei pazienti con patologia tumorale solida, nonché individuare nuovi e più prognostici markers biologici e genetico-molecolari per la valutazione della malattia minima residua. Il perseguimento di tali obiettivi produrrà risvolti, in termini clinici e di innovazione tecnologica, sorprendenti perché permetterà di estendere le applicazioni cliniche delle CS autologhe, allogeniche o ingegnerizzate al campo dei: • • • • trapianti di midollo osseo immunoterapia cellulare adottiva e vaccinoterpia medicina rigenerativa ricerca farmacologica . In questo modo altre patologie e altri pazienti potranno giovarsi delle metodologie e delle esperienze del progetto DIAGNOSTICA E ASSISTENZA SANITARIA RICERCA SVILUPPO E INNOVAZIONE TECNOLOGICA Il Progetto: ricerca e risultati La ricerca sarà in particolare focalizzata al raggiungimento dei seguenti obiettivi: • Comprensione dei meccanismi biologici delle CSE, delle cellule dendritiche e delle altre cellule coinvolte nella risposta immune e del del loro ruolo nei processi di difesa dell’ospite contro i Tumori. • Sviluppo di metodologie per l’isolamento,l’espansione e la caratterizzazione di CSE • Utilizzo delle Cellule Staminali nella la creazione di Modelli Sperimentali per studio e la sperimentazione di nuovi farmaci • Sviluppo di strategie terapeutiche che impiegano le cellule per la terapia dei tumori. L’attivazione degli ambienti a bassa carica microbica per il Trapianto di Cellule Staminali Ematopoietiche consentirà la realizzazione di una nuova terapia per i pazienti e, parallelamente, grazie ai miglioramenti sviluppati nella ricerca e alla sinergia tra clinici e ricercatori, la messa a punto di nuovi protocolli clinici che consentiranno di dare ai pazienti altre possibilità di cure e, quindi, più ampie opportunità di vita. In particolare tali protocolli saranno sviluppati inizialmente in campo oncoematologico e , successivamente, grazie allo sviluppo di strategie terapeutiche che impiegano le cellule per la terapia dei tumori, sarà possibile svilupparli anche nel campo dell’immunoterapia cellulare adottiva , nella vaccinoterapia ed, infine, nel campo della medicina rigenerativa. Stato corrente del Progetto: Il Laboratorio GMP dell’ IRRCS “G. PaoloII” Il Centro per le Terapie Cellulari dell’Istituto Tumori “giovanni Paolo II” si differenzia dalle più usuali strutture ospedaliere presenti nell’area regionale, perché è dotato di avanzati laboratori e servizi, indispensabili per razionalizzare l’attività di assistenza e di ricerca e per trasferire in un contesto assistenziale le innovazioni tecnologiche della ricerca di base o preclinica. Nell’ IRRCS “Giovanni Paolo II” è stato , infatti, realizzato al I° piano dell’edificio un laboratorio destinato alla produzione di prodotti per le terapie cellulari secondo le regole vigenti in Good Manufactoring Procedure (GMP) che prevedono ambienti differenziati a pressione positiva (progressiva) ed in monitoraggio continuo di sterilità, controllo di qualità, ecc. Il Laboratorio GMP dell’ IRCS “G. PaoloII” Il laboratorio GMP dell’ IRCCS “Giovanni Paolo II” è composto da 3 ambienti, ciascuno provvisto di una propria entrata e di una propria uscita per assicurare un flusso unidirezionale del personale, nei quali vengono gestite le attività di caratterizzazione e separazione cellulare, di manipolazione e coltura cellulare , e di crioconservazione in regime di controllo continuo della contaminazione, ciascuno in funzione delle specifiche richieste. Funzionalmente si individuano 2 aree principali: • area sterile: che comprende 2 stanze di degenza sterile (classe B) a pressione positiva con area di isolamento dedicata utilizzate per le procedure di trapianto di cellule staminali e la Vaccinoterapia dei tumori, ed una stanza nella quali vengono materialmente eseguite le manipolazioni cellulari e le colture cellulari (classe A) • area non sterile: che comprende una stanza dove sono ospitate le strumentazioni connesse e di supporto alle attività di coltura cellulare. Il funzionamento dell’intera struttura è gestito da un sofisticato sistema di controllo computerizzato interfacciato con un sistema avanzatissimo di monitoragio dei parametri ambientali (attraverso sensori di pressione, temperatura, umidità, contatori particelle e rilevatori di ossigeno e anidride carbonica) e con un sistema di monitoraggio strumentale che consente di controllare in continuo la performance di strumenti critici quali cappe, incubatori, frigoriferi e congelatori. Le attività del laboratorio includeranno la donazione, l’approvvigionamento, il controllo, la lavorazione, lo stoccaggio e la distribuzione di cellule umane destinate all’applicazione sull’uomo, nonché prodotti derivati da tessuti e cellule umane, tra cui: - vaccinazione con cellule somatiche (cellule dendritiche, linfociti, ecc.); - manipolazione di cellule staminali emopoietiche autologhe ed allogeniche per procedure trapiantologiche; - terapie cellulari in altri campi di interesse (dermatologia, neurologia, ortopedia,etc) -- Il Laboratorio GMP dell’ IRRCS “Giovanni PaoloII” La strumentazione Il laboratorio GMP presenta una dotazione strumentale ampia e capace di supportare attività di ricerca e di sviluppo integrate nei diversi campi della biomedicina e delle biotecnologie. Oltre alla dotazione di base per la biologia cellulare (cappe a flusso laminare, incubatori CO2, frigoriferi, congelatori, contenitori per azoto liquido , microscopi ottici a luce bianca ed invertiti, centrifughe refrigerate) , nel laboratorio è presente un citofluorimetro di ultima generazione per la caratterizzazione cellulare e la enumerazione delle cellula staminali. I Laboratori del CATC: ricerca e clinica A livello preclinico l’attività si articola in differenti laboratori che lavorano in stretta simbiosi con i clinici: 1. laboratori di ricerca che si occupano della biologia delle cellule staminali emopoietiche,della immunologia ed immunoterapia dei tumori e della immunologia dei trapianti. 2. laboratori di caratterizzazione cellulare (citofluorimetria, biologia molecolare) 3. laboratorio per la manipolazione e conservazione delle cellule staminali emopoietiche autologhe ed allogeniche per procedure trapiantologiche od altri prodotti cellulari a scopo terapeutico 4. laboratorio dedicato alle procedure aferetiche (cellule staminali, dendritiche, linfociti) 5. laboratorio per la vaccinazione con cellule somatiche (cellule dendritiche, linfociti, ecc.); Il Centro Avanzato Terapie Cellulari: Organigramma L’operatività del “Centro Avanzato Terapie Cellulari e Trapianto Cellule Staminali Ematopoietiche” è consentito grazie all’attività sinergica di più U.O.: 1. UOS PATOLOGIA MOLECOLARE E SPERIMENTALE(1biologo ed 1 tecnico). 2. UOS LAB. IMMUNOLOGIA APPLICATA (1 medico, 1 biologo e 3 tecnici). 3. UOS LAB. CITOFLUORIMETRIA ( 1 biologo e 2 tecnici). 4. UOS DIAGNOSTICA GENETICA MOLECOLARE E SPERIMENTALE (2 biologi e 1 tecnico). 5. UOC EMATOLOGIA (6+1 medici). 6. UOC ONCOLOGIA MEDICA (2 medici). Poiché ai fini dell’Accreditamento istituzionale (Centro Nazionale Trapianti) è indispensabile l’apporto di un Direttore del Programma Trapianto con documentata e pluriennale attività (10 anni) nel settore, in via provvisoria il Direttore dell’UO di Ematologia sarà supportato da un consulente con esperienza coerente con i requisiti JACIE (Joint Accreditation Commettee ISCT-EBMT) . DIRETTORE CATC RESPONSABILE QUALITA’ U.O.C.EMATOLOGIA U.O.S. CITOFLUORIMETRIA 6+1 MEDICI 1 BIOLOGO + 1 TECNICO U.O.C. ONCOLOGIA MEDICA 2 MEDICI Il CATC: le aree assistenziali Le aree assistenziali trovano sede presso l’area a bassa carica microbica dell’UO di Ematologia per i trapianti di CSE e nelle altre UO per la patologia oncologica solida. In particolare nel reparto di Ematologia, sono allestite 2 stanze di degenza a pressone positiva con area di isolamento dedicata , utilizzate per le procedure di trapianto di cellule staminali autologhe ed allogeniche. Il CATC: la Sede, l’ Istituto Tumori Giovanni Paolo II E’ stato realizzato un nuovo gruppo operatorio, composto da cinque sale operatorie, centrale di sterilizzazione e terapia sub-intensiva; una delle sale è attrezzata con acceleratore lineare portatile per le tecniche di Radioterapia Intraoperatoria. E’ stata allestita una sala per la contemporanea effettuazione di analisi diagnostiche con angiografo e TAC. Tale sala, prima in Italia e seconda in Europa, permette di perfezionare le tecniche di termo ablazione di cui l’IRCCS è già da tempo capofila in Italia. La sede è dotata di ludoteca, biblioteca multimediale, sala convegni, aule di formazione informatizzate, sala mensa, cappella, morgue. Sono presenti due TAC, una Risonanza Magnetica, due acceleratori lineari, un TAC simulatore, due mammografi digitali, un telecomandato radiologico. E’ stata completata reingegnerizzazione delle attività dell’Istituto, dotando l’Ospedale di un sistema informativo in grado di supportare tutti i processi organizzativi e gestionali che si svolgono al suo interno, con strumenti tra loro integrati. Le aree di applicazione sono: Cartella clinica e infermieristica informatizzata, che consenteai medici di avere in ogni momento, anche durante la visita al malato, tutte le informazioni diagnostiche e terapeutiche raccolte su un tablet portatile collegato via wireless alla rete informatica dell’Ospedale; area Sanitaria (Accettazioni e Dimissioni, Centro Unico Prenotazione) Gestione sale operatorie Gestione farmaci area amministrativa (protocollo, gestione personale, gestione bilancio e controllo di gestione, gestione risorse tecnologiche) Il CATC: Cronogramma La realizzazione del progetto ed il suo funzionamento a regime prevede tre fasi: • Fase Organizzativa (WP 1)(2 mesi): finalizzata a: 1 costituzione organi di coordinamento, 2 definizione del regolamento del Centro, 3 individuazione delle risorse umane e tecnologiche. • Fase Operativa – Sperimentale 1 (WP 2) (12 mesi): finalizzata alla messa in opera delle attività di selezione , reclutamento e formazione del personale in funzione delle infrastrutture , attrezzature e delle risorse disponibili e all’avviamento dei programmi e progetti di collaborazione e ricerca per favorire l’integrazione fra le Unità Operative dell’ IRCCS ISTITUTO TUMORI “GIOVANNI PAOLO II”. Sul piano assistenziale saranno effettuati 10 trapianti autologhi e poste le basi per l’avvio dell’attività trapiantologica allogenica. • Fase Operativa – Sperimentale 2 (WP 3, WP 4, WP 5):finalizzata al raggiungimento della progressiva piena funzionalità del Centro secondo gli obiettivi e la missione prima indicati e seguendo il presente timing: (WP 3) messa a punto di programmi tesi a sviluppare vaccini terapeutici basati sull’uso di cellule dendritiche generate a partire da cellule del sangue periferico di pazienti oncologici e con particolare attenzione agli studi clinici di vaccinazione terapeutica di pazienti affetti da melanoma. (WP 4), sviluppo di metodologie di preparazione in condizioni GMP di qualsiasi tipologia di cellule del sistema immunitario utilizzabili in protocolli di trattamento immunoterapico di pazienti oncologici, incluso l’uso di linfociti per studi di “immunoterapia adottiva”. (WP 5), ottenute le opportune autorizzazioni alla terapia cellulare da parte degli Enti Regolatori in conformità alla normativa vigente, sarà avviato il programma clinico. Il Cronogramma: Il Centro alla fine del periodo sarà in grado di attuare un programma, autorizzato dagli Enti Regolatori, di terapia cellulare con vaccini nei tumori solidi e nelle emopatie maligne. Il tempo dedicato a tale fase è piuttosto lungo, ma occorre considerare che In Italia, nonostante i livelli di eccellenza della ricerca di base nel settore dell’immunologia e immunoterapia dei tumori, esiste un notevole ritardo nel trasferimento dei risultati della ricerca alla sperimentazione clinica. Una delle ragioni principali risiede nella necessità di operare in conformità con i requisiti stabiliti dalla normativa, un processo la cui complessità e costo ostacolano fortemente il trasferimento alla clinica di risultati della ricerca rilevanti per il loro potenziale terapeutico. La normativa: Europea, Italiana L’uso di PTC , in Italia, segue rigide normative: 1. Europee 2. Italiane • Normative Europee: 1. Direttiva 2006/86/CE del 24/10/2006 Attua la direttiva 2004/23/CE del Parlamento europeo e del Consiglio per quanto riguarda le prescrizioni in tema di rintracciabilità, la notifica di reazioni ed eventi avversi gravi e determinate prescrizioni tecniche per la codifica, la lavorazione, la conservazione, lo stoccaggio e la distribuzione di tessuti e cellule umani. 2. Direttiva 2006/17/CE del 8/02/2006 Attua la direttiva 2004/23/CE del Parlamento europeo e del Consiglio per quanto riguarda determinate prescrizioni tecniche per la donazione, l'approvvigionamento e il controllo di tessuti e cellule umani. 3. Direttiva 2004/23/CE del 31/03/2004 Definizione di norme di qualità e di sicurezza per la donazione, l'approvigionamento, il controllo, la lavorazione, la conservazione, lo stoccaggio e la distribuzione di tessuti e cellule umani. 4. Direttiva 2002/98/CE del 27/01/2003 Norme di qualità e di sicurezza per la raccolta, il controllo, la lavorazione, la conservazione e la distribuzione del sangue umano e dei suoi componenti modifica la direttiva 2001/83/CE. • Normative Italiana: 1.Ordinanza 26 febbraio 2009 Disposizioni in materia di conservazione di cellule staminali da sangue del cordone ombelicale. 2.DL 16 25 gennaio 2010 Prescrizioni tecniche per la donazione, l'approvvigionamento e il controllo di tessuti e cellule umani, nonché per quanto riguarda le prescrizioni in tema di rintracciabilità, la notifica di reazioni ed eventi avversi gravi e determinate prescrizioni tecniche per la codifica, la lavorazione, la conservazione, lo stoccaggio e la distribuzione di tessuti e cellule umani. 3.DL 16 del 2010 allegato VII Notifica di reazioni avverse gravi. 4.DL 16 del 2010 allegato VIII Notifica di eventi avversi gravi. 5.DL 16 del 2010 allegato IX Modello di notifica annuale di reazioni avverse gravi. 6.DM 18 novembre 2009 UCB uso autologo-dedicato Disposizioni in materia di conservazione di cellule staminali da sangue del cordone ombelicale per uso autologo-dedicato. 7.accordo stato-regioni 29 ottobre 2009 Requisiti organizzativi, strutturali e tecnologici minimi per l'esercizio delle attività sanitarie delle banche di sangue da cordone ombelicale. 8.DL 191 6 novembre 2007 Attuazione della direttiva 2004/23/CE sulla definizione delle norme di qualità e di sicurezza per la donazione, l'approvvigionamento, il controllo, la lavorazione, la conservazione, lo stoccaggio e la distribuzione di tessuti e cellule umani.
