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Contro le ulcere diabetiche, le staminali del cordone ombelicale

di Paolo De Lillo*

ROMA, domenica, 1 maggio 2011 (ZENIT.org).- Il gruppo di ricercatori, diretto dal Professor Jung Yeon Kim, del Cell and Gene Therapy Research Institute, presso il Pochon CHA University College of Medicine, a Seoul (Corea del Sud) ha ottenuto un nuovo successo per le cellule staminali del cordone ombelicale, applicandole alla terapia di ferite particolarmente difficili da curare, come quelle diabetiche.

Nel numero di febbraio 2011 dell’importante rivista scientifica Cell Transplantation ha spiegato come utilizzare le cellule progenitrici endoteliali, derivate dalle staminali cordonali, per accelerare in modo significativo la chiusura di gravi lesioni diabetiche in un modello murino. Secondo il “corresponding author” dello studio, il dottor Wonhee Suh, anch’egli del CHA University Stem Cell Institute, il diabete è spesso associato con la presenza di frequenti ulcere con capacità di guarigione indebolite, se non, addirittura, compromesse.

Mentre il potenziale terapeutico del trapianto delle staminali cordonali umane è stato dimostrato ripetutamente negli animali da esperimento e su pazienti umani, che soffrivano per ictus, infarto del miocardio e malattie vascolari periferiche, finora il loro effetto sulla guarigione di ferite resistenti non è stato studiato nella stessa misura.

“Le progenitrici endoteliali, derivate dalle cellule staminali del cordone ombelicale, sono coinvolte nella rivascolarizzazione delle strutture danneggiati e nella riparazione tissutale”, afferma il dottor Su. “Le lesioni associate al diabete, che non rispondono alle cure, sono anche connesse con la diminuzione del flusso sanguigno periferico e, spesso, diventano resistenti a terapie anche molto intense. Le normali ferite, senza alterazioni patologiche sottostanti, cicatrizzano rapidamente, ma il difetto di guarigione delle ulcere diabetiche può essere attribuito a numerose cause, che comprendono la diminuita produzione di fattori di crescita e la ridotta rivascolarizzazione”.

I ricercatori, che hanno trapiantato le progenitrici endoteliali, derivate dalle staminali cordonali, in un gruppo sperimentale di ratti con ferite associate al diabete, hanno provato che esse “stimolano la guarigione delle lesioni ed una elevata rivascolarizzazione”. “Il trapianto delle progenitrici endoteliali, ottenute dalle staminali del cordone ombelicale, innanzitutto, accelera la chiusura delle ulcere nel modello di diabete murino”, sostiene il dottor Su. “Accresce la ri-epitelializzazione, dando un importante contributo per rendere più rapido il tasso di cicatrizzazione delle ferite”. Gli studiosi hanno scoperto che i fattori di crescita e alcune citochine, piccole proteine secrete da cellule specifiche del sistema immunitario, sono “prodotte in quantità grandissima” nell’area cutanea delle lesioni e contribuiscono in modo determinante al processo di guarigione.

“Queste ricerche sperimentali aprono la strada alla possibilità di un uso clinico sull’uomo delle cellule staminali del cordone ombelicale nella terapia delle ulcere diabetiche”. Dichiara Voltarelli, professore di Clinica Medica e Clinica Immunologica dell’Università di San Paolo, in Brasile, e “section editor” per la rivista scientifica Cell Transplantation. “E’ anche interessante notare che il terreno di coltura, utilizzato per espandere le staminali, ha lo stesso effetto curativo delle cellula, così che potrebbe essere usato come una forma di trattamento ‘cell-free’. Questa interessante osservazione fa propendere per un’ azione paracrina delle staminali cordonali in questo tipo di terapia, piuttosto che per una sostituzione cellulare”.[1]

Il primo importante studio sulle potenzialità delle cellule staminali del cordone ombelicale in questo campo terapeutico era stato eseguito nel 2006, per merito del team, diretto dal dottor Lars Peter Kamolz, del Division of Plastic and Reconstructive Surgery, Vienne Burn Centre, Department of Surgery, Keratinocyte Research Group, presso il General Hospital del Medical University of Vienne (Austria). I ricercatori avevano pubblicato sulla rivista medica “Burns” un loro articolo, in cui dimostravano con successo, in vitro, che le cellule staminali del cordone ombelicale umano erano in grado di differenziarsi in cheratinociti della pelle. Le staminali cordonali, ottenute da neonati di sesso maschile erano state aggiunte in rapporto 1:10 a cheratinociti femminili e messe in coltura assieme in colla di fibrina e gel di fibroblasti. I controlli erano cheratinociti derivati dalla pelle di donatori di sesso femminile, anch’essi coltivati in colla di fibrina e gel di fibroblasti. Dopo 15 giorni gli strati sono stati analizzati mediante l’uso dell’istochimica, del metodo FISH e della reazione alla catena della polimerasi (PCR), per l’identificazione delle catene caratteristiche del cromosoma Y, che si trova solo nei soggetti maschili e, quindi in questo esperimento, nelle cellule derivate dalle staminali del cordone ombelicale.

In entrambi i gruppi si è ottenuto uno strato regolare epiteliale, formato da tre o quattro file di cheratinociti. In quello composto da cellule derivate dalle staminali cordonali era stato possibile individuare le sequenze specifiche legate al cromosoma Y, usando i sistemi PCR e FISH. I loro risultati indicavano che, in vitro, le cellule staminali del cordone ombelicale umano si differenziavano in cellule epiteliali della pelle e, quindi, sarebbero potute servire, in un prossimo futuro, come materiale di partenza, per l’isolamento e l’espansione di cheratinociti, allo scopo di trapianto in pazienti con difetti e lesioni della pelle anche di grandi dimensioni.[2] L’anno successivo si è avuta la conferma dell’efficacia delle staminali del cordone ombelicale umano nel trasformarsi in cheratinociti della pelle, anche in vivo, grazie al team di ricercatori, guidato dal professor Y. Dai, del Molecular Medicine and Stem Cell Center, presso il Second Affiliated Hospital del Jiangxi Medical Collage, a Nanchang (Cina). Nel numero di giugno 2007 ancora di “Burns”, hanno reso pubblici i loro sforzi, coronati da successo nel differenziare mesenchimali del cordone ombelicale in cellule dei tessuti cutanei nei topi.

Staminali mononuclate erano state isolate dal sangue del cordone ombelicale umano ed indotte in coltura a trasformarsi in cellule mesenchimali. Quindi erano state infuse attraverso un’iniezione nella coda di topi Balb/C “nude”, cioè geneticamente privi di timo e, quindi, in grado di ricevere trapianti. I risultati dimostravano che le staminali ottenute dal cordone ombelicale avevano potenzialità di crescita e avevano morfologia eterogenea. Inoltre si erano localizzate nei tessuti cutanei murini e differenziate in cellule epiteliali cutanee. Ciò era confermato dalla presenza di antigene umano e dal monitoraggio in vivo delle cellule. Due settimane dopo il trapianto negli animali da esperimento erano stati riconosciuti cheratinociti umani, grazie alla presenza delle citocheratine 8 e 10 e all’espressione dei markers eGFP(+) e PKH26(+), identificati attraverso la citometria di flusso.

L’individuazione del gene RSY, regione del cromosoma Y, che determina il sesso, e dell’antigene HLA-1, attraverso immunofluorescenza diretta, rappresentavano un’ulteriore conferma che le cellule derivate dalle staminali cordonali erano presenti nei tessuti cutanei dei topi riceventi. Inoltre nelle sezioni di pelle lesa era stata osservata l’espressione della citocheratina 10 per mezzo dell’immunofluorescenza diretta. Questi risultati dimostravano per la prima volta che le cellule staminali derivate dal sangue del cordone ombelicale umano si differenziavano in fenotipi epiteliali in vivo, contribuivano alla rigenerazione tissutale della pelle e potevano diventare una sorgente ideale di cellule per la terapia delle lesioni cutanee, incluse le ustioni.[3]

1) Medical News Today – 24 Feb 2011 – Kim, J. Y.; Song, S-H.; Kim, K. L.; Maeng, Y-S.; Im, J-E.; Yie, S. W.; Ahn, Y. K.; Kim, D-K.; Suh, W. Human Cord Blood-derived Endothelial Progenitor Cells and their Conditioned Media Exhibit Therapeutic Equivalence for Diabetic Wound Healing. Cell Transplant. 19(12):1635-1644; 2010.

2) Kamolz LP, Kolbus A, Wick N, Mazal PR, Eisenbock B, Burjak S, Meissl G. – Cultured human epithelium: human umbilical cord blood stem cells differentiate into keratinocytes under in vitro conditions. – Burns :journal of the International Society of Burn Injuries – 2006 Feb ;32(1):16-9. Epub 2005 Dec 20.

3) Dai Y, Li J, Li J, Dai G, Mu H, Wu Q, Hu K, Cao Q. – Skin epithelial cells in mice from umbilical cord blood mesenchymal stem cells. – Burns: journal of the International Society of Burn Injuries – 2007 Jun;33(4):418-28. Epub 2007 Apr 27.

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* Paolo De Lillo è dottore in Farmacia.

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