RICERCA ITALIANA     

Cellule staminali neurali ad alta capacita’ integrativa e rilascianti BDNF per approcci trapiantologici in un modello animale di Corea di Huntington

Università degli Studi di Milano

Abstract

Le malattie neurodegenerative, siano esse di natura genetica, senile o traumatica, rappresentano uno dei più urgenti problemi che la medicina odierna si trova ad affrontare, per il loro profondo riscontro a livello economico e sociale. Queste malattie infatti, oltre a distruggere le cellule cerebrali e a creare disfunzioni motorie, deteriorano le capacità cognitive, intellettuali ed affettive delle persone colpite. Con l’estensione della vita media nella popolazione sono inoltre diventate uno dei più importanti problemi della nostra epoca ed una ingente sfida per la ricerca scientifica, che negli ultimi anni ha profuso crescenti sforzi in questo campo. Nell’ultimo decennio sono state identificate alcune delle cause fisiopatologiche e dei meccanismi molecolari che stanno alla base dell’insorgenza di alcune di queste malattie con la conseguente proposta di nuovi bersagli per lo sviluppo di nuovi farmaci. Una strategia parallela ed alternativa, perseguita da una fetta consistente di scienziati, è rappresentata dalla “terapia cellulare sostitutiva”, un approccio che prevede la possibilità di sostituire i neuroni ormai perduti con cellule nuove e funzionali in grado di rimpiazzare gli elementi degenerati e ricostituire le connessioni interrotte, ripristinando la corretta funzionalità cerebrale. La scoperta delle cellule staminali neurali (CSN) ha rappresentato l’elemento trainante di questo nuovo scenario (Rossi & Cattaneo, 2002; Dunnet & Rosser, 2004).
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Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Luciano Conti Università degli Studi di MILANO

Obiettivo del Programma di Ricerca

Nell’ambito di questo programma di ricerca si propone di raccogliere le competenze scientifiche e tecniche delle quattro Unita’ Operative e di fonderle in un contesto progettuale che ne esalti la complementarietà finalizzata alla creazione e all’ottimizzazione di cellule NS le cui potenzialità terapeutiche verranno valutate in approcci trapiantologici in modelli animali di Corea di Huntington. Verra’ considerato un approccio sinergico di sostituzione cellulare e terapia genica attuata tramite la produzione ed i rilascio di BDNF, una neurotrofina fondamentale per la sopravvivenza e il differenziamento dei neuroni, soprattutto quelli striatali maggiormente colpiti nella Corea di Huntington (Zuccato, 2001; Zuccato & Cattaneo, 2007 )
A tal proposito verranno considerati cinque aspetti multidisciplinari: a) biologia cellulare dell’espansione e del differenziamento delle cellule staminali; b) ingegnerizzazione cellulare con vettori per l’espressione di BDNF; c) utilizzo di modelli animali di malattia di Huntington; d) tecnologie trapiantologiche; e) analisi delle proprieta’ (sia antigeniche che di integrazione morfofunzionale e produzione e rilascio di BDNF) delle popolazioni neuronali in vivo in seguito al trapianto e della capacita’ di portare ad un recupero dell’animale HD.
In una prima fase verranno prodotte cellule NS murine ingegnerizzate per sovraesprimere e rilasciare stabilmente il BDNF. Le linee ottenute verranno trapiantate nel nucleo striato di >>>

Risultati parziali attesi

Il programma proposto, pur svolgendo sperimentazione di base, e’ atto a valutare il potenziale applicativo delle cellule NS in approcci trapiantologici alle malattie neurodegenerative.
Infatti, il principale obiettivo del programma proposto consiste nello studiare il potenziale terapeutico di cellule NS (wt o ingegnerizzate per produrre e rilasciare BDNF) trapiantate in modelli animali di Corea di Huntington. Tale approccio potrebbe rappresentare una promettente soluzione per le malattie neurodegenerative, dal momento che avrebbe lo scopo di promuovere sia la sostituzione cellulare, attraverso il trapianto di CSN, sia la sopravvivenza dei neuroni endogeni e derivati dalle cellule trapiantate, tramite il rilascio di BDNF.
Eventuali risultati positivi nel modello animale potrebbero permettere quindi di proporre a lungo termine potenziali strategie cliniche basate sul trapianto in pazienti di NS umane (già a disposizione ed in fase di caratterizzazione nel nostro laboratorio) modificate geneticamente per esprimere fattori neuroprotettivi come il BDNF.
Approfondire la comprensione dei meccanismi di sopravvivenza, maturazione e integrazione funzionale delle cellule staminali neurali impiantate nel cervello adulto, normale o patologico, rappresenta un aspetto fondamentale per poter prospettare future applicazioni cliniche.
Crediamo inoltre che l’approccio qui’ proposto possieda una valenza applicativa estesa. Infatti, potrebbe essere utile non solo per >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

La tecnologia delle cellule staminali è particolarmente importante per il sistema nervoso centrale dato che il trapianto di queste cellule potrebbe aiutare a superare la bassa capacità intrinseca del tessuto nervoso di rimpiazzare gli elementi persi in seguito a traumi o malattie.
Nel corso dei primi anni novanta fu fornita la prima dimostrazione dell’esistenza di cellule, nel sistema nervoso embrionale ed adulto, che potevano essere isolate e cresciute in vitro e che avevano caratteristiche di cellule staminali neurali (Reynolds & Weiss, 1992).
La possibilità di crescere queste cellule e di istruirle per la loro completa maturazione in accordo con il tipo di lesione cerebrale da curare, ha sostenuto e sostiene tuttora le speranze di scienziati e pazienti.
Classicamente, molti autori isolano cellule dal cervello embrionale o adulto, sfruttando la capacità di crescita di tali cellule, in vitro, sottoforma di neurosfere (Gritti, 1996; Reynolds & Rietze, 2005). Le neurosfere rappresentano aggregati di cellule che crescono in sospensione e che contengono cellule a diversi stadi di maturazione, (dalla presunta cellula staminale, ai progenitori, fino ai neuroni ed alla glia) e che sono capaci di differenziare producendo sia glia che neuroni. Conseguentemente, data la natura mista della coltura, le neurosfere si sono dimostrate essere un utile sistema di valutazione del numero di progenitori neurali staminali, ma hanno mostrato i loro limiti per >>>