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C’è un crescente interesse per l’uso delle cellule staminali nel trattamento dei danni neurologici, comprese le lesioni spinali. Le terapie con cellule staminali possono essere utilizzate in combinazione con applicazioni ortopediche progettate per aiutare a trattare le articolazioni spinali oltre a strategie per affrontare le lesioni del midollo spinale nel sito della lesione.

Le lesioni del midollo spinale e il loro impatto sui pazienti

Il midollo spinale trasmette segnali bioelettrici tra il cervello e gli organi periferici attraverso fibre nervose con eccitabilità elettrica e connettività e questa funzione vitale viene disturbata o interrotta a seguito di lesioni al midollo spinale. Il livello del danno o della lesione al midollo spinale ha un impatto significativo sul paziente e sulla sua funzionalità motoria e/o sensoriale e nei casi più gravi può causare paraplegia o tetraplegia. Secondo l’Organizzazione mondiale della sanità, ogni anno, in tutto il mondo, tra le 250.000 e le 500.000 persone subiscono una lesione del midollo spinale. La maggior parte delle lesioni del midollo spinale è dovuta a cause prevenibili come incidenti stradali, cadute o violenze (1).

Le terapie con cellule staminali possono essere utilizzate per trattare le lesioni del midollo spinale?

Le lesioni del midollo spinale possono essere molto debilitanti in termini di dolore e perdita di funzionalità per i pazienti e spesso gli approcci clinici standard non raggiungono risultati soddisfacenti. Vengono quindi attivamente esplorate diverse strategie di medicina rigenerativa che si concentrano principalmente sull’utilizzo di cellule staminali derivate dal tessuto adiposo o dal tessuto del cordone ombelicale, ma sono stati utilizzati anche il midollo osseo e il sangue del cordone ombelicale. Questo articolo mira a riassumere alcune delle recenti e più innovative strategie di trattamento che si stanno dimostrando promettenti come valide aggiunte o sostitutive delle terapie convenzionali.

Il ruolo delle cellule staminali mesenchimali

Le cellule staminali mesenchimali (MSC) sono considerate attori chiave nella medicina rigenerativa, comprese le terapie cellulari per le lesioni del midollo spinale. Le MSC hanno un potenziale di differenziazione neuronale particolare e, cosa ancora più importante, hanno proprietà immunomodulatorie e antinfiammatorie nonché la capacità di aumentare la formazione di nuovi vasi sanguigni e quindi promuovere la guarigione. Nel sito della lesione secernono una serie di molecole proteiche come citochine, chemochine, acidi nucleici e altri fattori. Nel complesso, le MSC aiutano a creare un microambiente che promuove la riparazione locale e la rigenerazione dei tessuti.

Utilizzo di scaffold in associazione con cellule staminali mesenchimali

L’introduzione dell’uso di scaffold ingegnerizzati, biologicamente inerti, in associazione con il trapianto di MSC si è dimostrato uno sviluppo importante nel campo delle terapie del midollo spinale. È stato dimostrato che questa strategia migliora il microambiente del sito tissutale danneggiato e promuove la riparazione/guarigione neuronale fornendo un’architettura di supporto e con una struttura dei pori controllata che facilita la crescita e l’organizzazione delle cellule necessarie per la riparazione nervosa (2-3).

È interessante notare che è stato dimostrato che l’uso di scaffold può aiutare a ripristinare la trasmissione del segnale bioelettrico del midollo spinale e può indirizzare gli assoni (fibre nervose) a crescere nella giusta direzione per stabilire le connessioni e i percorsi di informazione necessari per la comunicazione funzionale tra il cervello,  gli organi e gli arti periferici (4).

Inoltre, il ripristino della bioelettricità può inibire la formazione di cicatrici fibrose e aiutare a preservare l’integrità del tessuto funzionale del midollo spinale. Pertanto, oltre al supporto fisico, i ricercatori stanno sviluppando scaffold progettati per avere una conduttività elettrica simile al tessuto nervoso sano in modo che possano imitare i microambienti elettrici del midollo spinale e migliorare la trasmissione di segnali bioelettrici da e verso il cervello (5).

Come si inserisce la terapia staminale con altri trattamenti?

La lesione del midollo spinale è in genere una patologia complessa; quindi, una combinazione di approcci  piuttosto che la sola terapia con cellule staminali può essere utile. Un piano di trattamento completo che includa l’applicazione combinata di scaffold biologici, trapianto di cellule staminali, farmaci e terapia fisica su misura per i singoli pazienti può essere l’opzione migliore (6-10).

In che modo gli studi clinici stanno contribuendo a far progredire le opzioni terapeutiche?

È stato riportato che il trapianto di MSC per lesioni del midollo spinale porta a risultati migliori rispetto alla riabilitazione, compresi miglioramenti nel movimento, nella sensibilità e nella qualità della vita. Tuttavia, è generalmente accettato che siano necessari ulteriori studi clinici per confermare l’efficacia e la sicurezza di questi interventi (11). L’efficacia delle MSC sul recupero dalle lesioni del midollo spinale è influenzata da una varietà di fattori, tra cui la modalità di trapianto, la dose e la frequenza di somministrazione delle MSC, la tempistica e il tipo di lesione trattata. Attualmente, i metodi comunemente usati per il trapianto di MSC sono nello spazio subaracnoideo (spazio che circonda la colonna vertebrale in cui scorre il liquido cerebrospinale), iniezione endovenosa e iniezione locale nell’area lesa della colonna vertebrale (12).

Attualmente sono in corso diversi studi di Fase II a livello globale, poiché la sicurezza degli interventi basati sulle cellule è stata stabilita da studi di Fase I. Uno studio di Fase II, gestito da StemCyte International Ltd, utilizza un prodotto allogenico (da donatore) proveniente da cellule mononucleate derivate da sangue del cordone ombelicale (MC001) combinato con un intenso allenamento locomotorio. Questo studio, attualmente in fase di raccolta dati per esaminare l’efficacia del trattamento (13-14),  prevede l’infusione del preparato cellulare MC001 direttamente nella colonna vertebrale lesa dei pazienti.

La Mayo Clinic è stata attiva in questo campo e, a seguito di un incoraggiante studio clinico di Fase I, è ora passata alla Fase II di uno studio clinico randomizzato sul trattamento con cellule staminali per pazienti con gravi lesioni del midollo spinale. Lo studio clinico, noto come CELLTOP, prevede iniezioni intratecali (nello spazio cerebrospinale) di MSC autologhe (del paziente) di derivazione adiposa (15-15).

Sfruttare il potenziale dei fattori secreti dalle MSC

Oltre al trattamento con cellule staminali utilizzando le MSC di per sé, c’è ora interesse nell’utilizzo del “secrotoma” delle MSC per evitare potenziali limitazioni nella somministrazione cellulare, nella sicurezza e nella variabilità della risposta terapeutica. Il secrotoma comprende la gamma di fattori secreti dalle MSC, tra cui citochine, chemochine, fattori di crescita, proteine regolatorie e vescicole extracellulari (EV). Le vescicole extracellulari, altrimenti note come esosomi, sono un insieme eterogeneo di vescicole sferiche legate alla membrana, contenenti un carico biologicamente attivo di molecole, tra cui, ma non solo, numerose proteine critiche come fattori di crescita, molecole di segnalazione e adesione, antigeni ed enzimi, lipidi e acidi nucleici che possono essere consegnati alle cellule bersaglio. I meccanismi sottostanti attribuiti all’azione terapeutica delle MSC-EV si basano sul trasferimento del loro “carico utile” biologicamente attivo ai tessuti danneggiati, oltre a innescare importanti vie di segnalazione attraverso le interazioni con la superficie cellulare. Le vescicole extracellulari sono recentemente emerse come una potenziale entità terapeutica nel campo della medicina rigenerativa e antinfiammatoria in indagini pre-cliniche in quanto aggirano i rischi associati alle infusioni cellulari (17-19).

Potenziale attuale e futuro delle terapie con cellule staminali

È necessaria una convalida più ampia attraverso studi clinici di coorte di grandi dimensioni, ben controllati, prima che queste terapie possono passare alla pratica clinica di routine, tuttavia i risultati attuali e gli sforzi in corso suggeriscono che gli approcci basati sulle cellule staminali possono svolgere un ruolo importante nel migliorare l’esito della terapia nel campo specifico del midollo spinale. SCI è lieta di sottolineare che il gruppo Vita34/FamiCord a cui siamo affiliati, è attivo in questo campo e ha rilasciato un totale di 63 prodotti a base di cellule staminali derivate dal tessuto del cordone ombelicale del donatore per il trattamento di pazienti che soffrono di danni al midollo spinale. La scienza è in continua evoluzione, quindi lo stato cambierà e senza dubbio emergeranno altre opportunità finora sconosciute con il potenziale per aiutare i pazienti con queste lesioni devastanti.

Referenze

1. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/spinal-cord-injury#:~:text=Key%20facts,traffic%20crashes%2C%20falls%20or%20violence
2. https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/neural-tissue-engineering
3. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10266534/pdf/fnins-17-1211066.pdf

 

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352940720302328
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S026412752100037X#bb0495
3. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6600381/
4. https://thejns.org/focus/view/journals/neurosurg-focus/46/3/article-pE10.xml?tab_body=fulltext
5. https://stemcellres.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13287-019-1357-z
6. https://www.mayoclinic.org/medical-professionals/neurology-neurosurgery/news/stem-cell-treatment-after-spinal-cord-injury-the-next-steps/mac-20488605
7. https://stemcellres.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13287-019-1357-zhttps://thejns.org/spine/view/journals/j-neurosurg-spine/30/1/article-p1.xml
8. https://translational-medicine.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12967-021-02843-0
9. https://www.nature.com/articles/d41586-017-07550-9
10. https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03979742
11. https://ctv.veeva.com/study/umbilical-cord-blood-cell-mc001-transplant-into-injured-spinal-cord-followed-by-the-locomotor-trai
12. https://www.mayoclinic.org/medical-professionals/neurology-neurosurgery/news/stem-cell-treatment-after-spinal-cord-injury-the-next-steps/mac-20488605
13. https://www.mayoclinicproceedings.org/article/S0025-6196(19)30871-7/fulltext
14. https://www.mdpi.com/1422-0067/22/24/13672/htm
15. https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/scd.2020.0133
16. https://www.mdpi.com/1422-0067/20/18/4597/htm