CELLULE STAMINALI
Cancro e Bioetica
A.M.C.I. - Centro di Bioetica Gianna Beretta Molla
Lo stato dell’arte nella ricerca sulle cellule
staminali
AlessandraTurchetti
Sala Convegni LILT Prato - Via Catani 26/3
24 Maggio 2014
UN PO’ DI STORIA...
…nel 1957 il primo trapianto di
midollo allogenico (da donatore
familiare) in un paziente con
leucemia acuta terminale.
Dal 1960, trapianti allogenici intrafamiliari con cellule staminali emopoietiche da fratelli
donatori. Nel 1973, a New York il primo trapianto di successo tra due persone
sconosciute, sufficientemente compatibili tra loro attraverso una banca del sangue in
Danimarca.
TRAPIANTO = dal midollo osseo e dal sangue le staminali possono essere
selezionate ed estratte, trasfuse direttamente ai pazienti per rigenerare ad esempio il
midollo osseo, oppure, stimolate a trasformarsi in cellule mature appartenenti a un
particolare organo o tessuto.
Quando le cellule staminali reinfuse sono quelle del paziente stesso, il trapianto si
definisce autologo. Quando le cellule staminali provengono da un donatore, il
trapianto si definisce allogenico.
UNA STORIA CHE INIZIA DA MOLTO LONTANO…
Dal latino “stamen staminis”
….stame
tronco
stipite….
....principio germinale e
costitutivo degli organismi
viventi…...
DEFINIZIONE
Cellule staminali: cellule non specializzate
(indifferenziate) capaci di trasformarsi in qualunque
altro tipo di cellula del corpo.
Hanno la capacità di dividersi per lunghi periodi e
in gran numero dando luogo a cellule specializzate
(differenziate)
Quanti tipi di cellule staminali esistono?
• cellule staminali unipotenti: quando possono dare
origine ad un solo tipo di cellula.
• cellule staminali multipotenti: quando possono dare
origine a più tipi di cellule.
• cellule staminali totipotenti: quando danno origine a
tutte le possibili cellule di un determinato organismo.
DOVE SI TROVANO
Embrione
Singola
3 giorni 5 giorni
4 sett
6 sett
cellula
Cellule staminali embrionali
Totipotenti
DOVE SI TROVANO
Neonato
Adulto
Cellule staminali
da cordone ombelicale
Cellule staminali adulte
Pluripotenti o Multipotenti
Pluripotenti o Multipotenti
DA LIQUIDO AMNIOTICO - staminali ottenute dal liquido
amniotico, tramite l’amniocentesi o al momento del parto,
hanno proprietà intermedie tra le staminali embrionali e le
adulte. Possono differenziarsi in diversi tipi di cellule ma non
sono pluripotenti.
DA SANGUE CORDONALE E PLACENTARE - sono cellule
staminali adulte, multipotenti di due tipi: ematopoietiche e
mesenchimali. Vengono prelevate dal cordone ombelicale
dopo il parto. Si conservano in biobanche anche per decenni.
RUOLO FISIOLOGICO
Cellule staminali embrionali
Totipotenti: un piccolo gruppo di 30 cellule porta allo
sviluppo di centinaia di cellule specializzate che
costituiranno l’intero organismo adulto
RUOLO FISIOLOGICO
Cellule staminali
dell’adulto:
cellule
staminali
indifferenziate che si
trovano
nei
tessuti
differenziati e possono
rinnovare se stesse e,
entro
certi
limiti,
differenziare in tutti i
tipi cellulari di quel
tessuto
Perchè auto-rigenerarsi e differenziare?
1 cellula staminale
1 cellula
staminale
Auto-rigenerazione: mantiene la
riserva di cellule staminali
4 cellule specializzate
Differenziamento: sostituisce le cellule
danneggiate o morte durante tutta la vita
Quando entrano in gioco le cellule
staminali?
Entrano in gioco principalmente in due occasioni:
• durante lo sviluppo e l’accrescimento producendo le cellule
che costituiranno l’individuo adulto
• quando le cellule dei tessuti sono danneggiate o usurate,
dando luogo alle cellule di sostituzione
Perché vengono considerate tanto
importanti per la medicina?
Il successo delle cellule staminali nella terapia di molte
malattie è legato alla loro capacità di rigenerare i tessuti
grazie al processo di differenziazione che le trasforma
nelle cellule specifiche in grado di riparare la lesione.
Si espandono in vitro in quantità elevatissime
NON PIU’ SCARSA REPERIBILITA’ DEL MATERIALE
BIOLOGICO COME NEI TRAPIANTI!
Negli ultimi anni la
ricerca
sulle
staminali
è
rivoluzionata
cellule
stata
grazie
alla scoperta di una
loro
dotata
caratteristica
di
enormi
potenzialità cliniche..
…..la plasticità
La
ricerca
sulle
cellule
staminali
è
attualmente impegnata nella comprensione
dei meccanismi che sono alla base della
plasticità
Se
tali
meccanismi
vengono
identificati
e
controllati,
le
cellule
staminali da tessuto sano
possono essere utilizzate
per
ripopolare
e
riparare un
danneggiato
tessuto
COSA PERMETTONO
• SANGUE - da almeno vent’anni i tumori del sangue sono curati con successo
mediante trapianto di staminali del midollo osseo, oltre a malattie
immunoematologiche (vedi leucodistrofia metacromatica)
• OCCHI - la cornea viene ricostruita con successo mediante autotrapianto di
staminali corneali. La riparazione della retina è in studio su modelli animali.
• PELLE - da tempo, attraverso la ricostruzione del derma ed epidermide, le staminali
sono una cura per le grandi ustioni, ulcere da trauma o diabetiche, lesioni da
radiazioni e malattie genetiche come l’epidermolisi bollosa.
• SISTEMA CIRCOLATORIO - risparmiati dall’amputazione dell’arto pazienti con
artropatia cronica ostruttiva grazie all’autotrapianto di staminali del midollo osseo.
• CUORE - le staminali riparano cuori infartuati in modelli animali e nei primi studi
clinici sull’uomo. Sotto analisi altre malattie cardiovascolari come l'schemia cardiaca
cronica.
• TESSUTI CARTILAGINEI ED OSSEI - primi successi della chirurgia mininvasiva
grazie a nuovi protocolli sperimentali di bioingegneria: staminali autologhe crescono
su supporti biosintetici tridimensionali
COSA PROMETTONO
• SISTEMA NERVOSO - staminali neurali e mesenchimali curano
le lesioni delle malattie neurogenerative negli animali. In Italia già
in corso la sperimentazione sull'uomo per la sla e sclerosi
multipla. Anche le lesioni del midollo spinale traggono giovamento
nei modelli di laboratorio.
• ORECCHIO - staminali adulte del midollo osseo curano la sordità
nei topi.
• FEGATO/RENE - sono state identificate staminali adulte nel
fegato e nel rene dell’uomo capaci di curare, negli animali,
l’insufficienza epatica e quella renale.
• MUSCOLO - avanzano gli studi sulla distrofia ed altre malattie
muscolari nei modelli di laboratorio.
• PANCREAS - studi preclinici nel diabete: cellule di pancreas
esocrino umano convertite in produttrici di insulina. Terapie
cellulari rappresentano il futuro, contro i limiti della trapiantologia.
CAMPI DI APPLICAZIONE
1. Terapie cellulari (“Medicina rigenerativa”):
possibilità di utilizzare le cellule staminali per rimpiazzare
cellule e tessuti danneggiati in alcune malattie, quali:
•morbo di Parkinson, Alzheimer, Sla •diabete
e altre malattie neurodegenerative
•osteoartrite
•lesioni midollo spinale
•artrite reumatoide
•ictus e infarto
•insufficienza epatica e
•lesioni muscolari, osse e
renale
cartilaginee
CAMPI DI APPLICAZIONE
2. Comprensione dei meccanismi patogenetici del
cancro:
tumori sono dovuti ad un’alterazione dei normali
meccanismi di divisione e differenziazione
cellulare
CAMPI DI APPLICAZIONE
3. Per testare nuovi farmaci:
la sicurezza di nuove molecole farmacologiche può
essere sperimentata su cellule differenziate generate
da linee cellulari umane pluripotenti
CAMPI DI APPLICAZIONE
4. Supporto nei trapianti d’organo
l’utilizzo di co-trapianto di cellule staminali dallo
stesso donatore dell’organo consente di ridurre
l’incidenza del rigetto.
CAMPI DI APPLICAZIONE
5. Terapia genica
possibilità di inserire nelle cellule staminali il gene
funzionante che manca in alcune patologie
congenite per correggerne il difetto
genetico
Cellule staminali pluripotenti indotte (“iPS”)
Nel 2006, Shinya Yamanaka (Università di Kyoto) trasforma fibroblasti
di topo in staminali pluripotenti introducendo 4 geni mediante vettore
retrovirale Riprogrammazione genetica = aggiungere
alcuni geni alla cellula adulta differenziata per indurre il
carattere di staminalità
Vantaggio: non sono necessari embrioni!
Terapie personalizzate no rigetto!
Cellule staminali pluripotenti indotte (“iPS”)
‘riprogrammazione genetica’
= aggiungere alcuni geni alla cellula
Cellula dell’organismo
Cellula staminale pluripotente
indotta (iPS)
si comporta come una cellula
staminale embrionale
differenziamento
coltivare cellule iPS in laboratorio
Tutti i possibili tipi
di cellule specializzate
riprogrammazione genetica
Cellula prelevata dal corpo (es. pelle)
Cellula staminale pluripotente
indotta (“iPS”)
differenziamento
A che punto siamo?
Tecnica migliorata in termini di efficacia e sicurezza: non più
vettori virali ma riprogrammazione “fisiologica” (per via
chimica con vari tipi di molecole o fattori regolatori)
1 - ESPERIMENTI SU MODELLI ANIMALI DI TIPO
RIPARATIVO ESTREMAMENTE INCORAGGIANTI
Es. topi affetti da leucodistrofia ereditaria, incapaci geneticamente di
produrre mielina, hanno ricevuto staminali cerebrali progenitrici degli
oligodendrociti ottenute da cellule della pelle umane riprogrammate. In
vivo, le cellule hanno colonizzato il cervello e dato avvio al processo di
rimielinizzazione senza effetti collaterali
2 - OTTIMI MODELLI DI INDAGINE PER LE MALATTIE
Es. cellule della pelle di paziente cardiopatico sono state trasformate in
muscolo cardiaco e studiate in vitro per indagare sulle cause e possibili
terapie del disordine
A PROPOSITO DI “RIPROGRAMMAZIONE
FISIOLOGICA”…
Il numero speciale di febbraio 2011 della rivista internazionale
Current
Pharmaceutical
Biotechnology
sul
tema
della
riprogrammazione delle cellule staminali normali e tumorali è il
riconoscimento a livello internazionale della teoria secondo la quale le
staminali tumorali, responsabili del processo canceroso, resistenti alla
chemio e radioterapia e in grado di dare metastasi, sono cellule
alterate che possono essere riprogrammate e quindi riportate indietro
ad uno stadio normale.
“Questo può significare guarigione”
Prof. Pier Mario Biava
medico del lavoro e ricercatore presso l’IRCCS Multimedica di Milano
NON SIAMO ANCORA ALL’APPLICAZIONE SULL’UOMO DELLE
“iPS” ma le aspettative sono ALTISSIME:
i laboratori di tutto il mondo hanno raccolto la sfida
- Quale comportamento avranno una volta trapiantate?
Ancor piuttosto instabili…. RIGENERAZIONE DEGLI
ORGANI ??
LA STRADA È QUELLA DI CONTINUARE A SEGUIRE L’ITER
RIGOROSO DI ACCERTAMENTO DEI CRITERI DI SICUREZZA
ED EFFICACIA PER LA TUTELA DI TUTTE LE PERSONE MALATE
E DEL FUTURO DELL’INTERA RICERCA DEL SETTORE.
NO AL MITO DELLE STAMINALI COME PANACEA A
TUTTI I MALI
