Per la prima volta degli scienziati hanno trapiantato cellule neurali derivate dalla pelle di una scimmia nel suo cervello e hanno osservato le cellule svilupparsi in diversi tipi di cellule cerebrali mature.
Secondo gli autori di un nuovo studio apparso su Cell Reports, dopo sei mesi le cellule sembravano del tutto normali, e sono rilevabili solo perché inizialmente sono state contrassegnate con una proteina fluorescente.
Questo neurone, creato nel laboratorio di Su-Chun Zhang all'Università del Wisconsin-Madison, produce dopamina, un neurotrasmettitore coinvolto nel movimento normale. La cellula è nata da una cellula staminale pluripotente indotta, che deriva da tessuti adulti. Neuroni simili sono sopravvissuti e si sono integrati normalmente dopo il trapianto nel cervello della scimmia, una prova di principio che la medicina personalizzata, potrebbe un giorno trattare il Parkinson. (Credit: Image courtesy Yan Liu and Su-Chun Zhang, Waisman Center, University of Wisconsin–Madison) |
Poiché le cellule sono derivate da cellule adulte della pelle di ogni scimmia, l'esperimento è una prova di principio del concetto di medicina personalizzata, per cui vengono progettati i trattamenti per ogni individuo.
E dal momento che le cellule della pelle non sono tessuto "estraneo", non ci sono stati segni di rigetto immunitario - un grave problema potenziale nei trapianti di cellule. "Quando si guarda il cervello, non si può dire che si tratta di un trapianto", dice l'autore senior Su-Chun Zhang, professore di neuroscienze all'Università del Wisconsin-Madison. "Strutturalmente il cervello ospite si presenta come un cervello normale, l'innesto può essere visto solo al microscopio a fluorescenza".
Marina Emborg, professore associato di fisica medica aLLA UW-Madison e co-autrice dello studio, dice: "Questa è la prima volta che vedo, in un primate non umano, che le cellule trapiantate sono così ben integrate, con una tale minima reazione. E dopo sei mesi non vedere nessuna cicatrice, questa è la parte migliore".
Le cellule sono state impiantate nelle scimmie "con una procedura chirurgica di ultima generazione" guidata da una scansione MRI, dice la Emborg. Le tre scimmie rhesus usate nello studio al National Primate Research Center del Wisconsin avevano una lesione in una regione del cervello che causa il Parkinson, la malattia del movimento, che colpisce fino a 1 milione di americani. Il Parkinson è causato dalla morte di un piccolo numero di neuroni che producono la dopamina, una sostanza chimica di segnalazione usata dal cervello.
Le cellule trapiantate provenivano da cellule staminali pluripotenti indotte (cellule iPS), che possono, come le cellule staminali embrionali, svilupparsi in una qualsiasi delle cellule del corpo. Le cellule iPS, però, originano da cellule adulte piuttosto che da embrioni. Nel laboratorio le cellule iPS sono state convertite in cellule progenitrici neurali. Questo stadio intermedio di cellule può specializzarsi ulteriormente nei neuroni che trasportano segnali nervosi, e nelle cellule gliali che eseguono molte funzioni nutrizionali e di supporto. Questa fase finale di maturazione è avvenuta all'interno della scimmia.
Zhang, che è stato il primo al mondo a ottenere cellule neurali da cellule staminali embrionali e quindi le cellule iPS, dice che una delle chiavi del successo è stato il controllo preciso del processo di sviluppo. "Abbiamo differenziato le cellule staminali solo in cellule neurali. Non funzionerebbe trapiantare una popolazione di cellule contaminate da cellule non-neurali"."Prendere cellule dell'animale e restituirle in una forma nuova allo stesso animale: questo è un primo passo verso la medicina personalizzata. ... Ora vogliamo andare avanti e vedere se questo porta ad un vero e proprio trattamento per questa malattia terribile".
Un altro segno positivo è l'assenza di segni di cancro, dice Zhang, un risultato potenziale preoccupante dei trapianti di cellule staminali. "Il loro aspetto è normale, e abbiamo anche usato anticorpi che marcano cellule che si dividono rapidamente, come avviene con le cellule tumorali, e non lo vediamo. E quando si guarda a cosa sono ora le cellule, sono diventate neuroni con assoni lunghi [fibre conduttrici di impulsi cellulari], come ci si aspetterebbe. Esse producono anche oligodendrociti che aiutano a costruire guaine mieliniche isolanti per i neuroni, come dovrebbero. Ciò significa che essi sono maturate correttamente e non sono cancerogene".
L'esperimento è stato progettato come una prova di principio, dice Zhang, che guida un gruppo pionieristico sull'uso di cellule iPS al Centro Waisman nel campus della UW-Madison. I ricercatori non hanno trapiantato neuroni a sufficienza per sostituire le cellule produttrici di dopamina nel cervello e il comportamento dell'animale non è migliorato.
Nonostante i risultati promettenti, la tecnica di trapianto è molto distante dalla pratica clinica, aggiunge Zhang. "Purtroppo questa tecnica non può essere utilizzata per aiutare i pazienti fino a quando non ci sarà la risposta ad un certo numero di domande: questo trapianto può migliorare i sintomi? è sicuro? sei mesi non è un tempo sufficientemente lungo ... e quali sono gli effetti collaterali? Si possono migliorare alcuni sintomi, ma se questo porta a qualcos'altro, allora non si è risolto il problema".
Tuttavia il nuovo studio rappresenta un passo avanti del quale possono beneficiare i pazienti umani affetti da malattie diverse, dice la Emborg. "Prendere cellule dell'animale e restituirle in una forma nuova allo stesso animale è un primo passo verso la medicina personalizzata". La necessità di un trattamento è incessante, dice la Emborg, notando che ogni anno, il Parkinson è diagnosticato a 60.000 pazienti. "Sono soddisfatta che la Fondazione Parkinson si sia presa il rischio come finanziatore principale di questo piccolo studio. Ora vogliamo andare avanti e vedere se questo porta ad un vero e proprio trattamento per questa malattia terribile".
"E' davvero il primo trapianto di cellule iPS da un primate non-umano allo stesso animale, non solo nel cervello", dice Zhang. "Non ho visto nessuno trapiantare cellule iPS riprogrammate nel sangue, nel pancreas o altrove, nello stesso primate. Questo studio sui primati è prova-di-principio che dà delle speranze per la medicina rigenerativa personalizzata".
Fonte: University of Wisconsin-Madison. Articolo originale scritto da David Tenenbaum.
Riferimento: Marina E. Emborg, Yan Liu, Jiajie Xi, Xiaoqing Zhang, Yingnan Yin, Jianfeng Lu, Valerie Joers, Christine Swanson, James E. Holden, Su-Chun Zhang. Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Neural Cells Survive and Mature in the Nonhuman Primate Brain. Cell Reports, 14 March 2013 DOI: 10.1016/j.celrep.2013.02.016.
Pubblicato in Science Daily il 14 Marzo 2013 - Traduzione di Franco Pellizzari.
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