cosa ci aspettiamo scientificamente e terapeuticamente...
Post on 17-Feb-2019
217 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Cosa ci aspettiamo scientificamente e
terapeuticamente dalla ricerca sulle cellule staminali?
Prof Luca PierelliDipartimento di Medicina Sperimentale – Universita’
Sapienza – RomaUOC Medicina Trasfusionale e Cellule Staminali
Le cellule staminali umaneetimologia del termine
“Staminale” derivazione greca --> stamin-inos = trave, montante
“Staminale” derivazione latina--> stamen-minis = relativo allo stame (il filo dell’ordito, anche riferibile allo stame della vita. Le Parche, secondo il
mito, filavano il destino della vita)
“Staminale” derivazione anglosassone--> staminal = cellula capostipite di un clone
Le cellule staminaliumane
tipologie
• Totipotent stem cells : zigote• Pluripotent stem cells : cellule staminali embrionali• Induced pluripotent stem cells : IPS mediante riprogrammazione dei geni Oct-3/4; SOX; Klf; Myc; Nanog;
LIN28• Adult, multipotent, oligopotent, monopotent
CONCETTO DI STAMINALITA’
• Capacita’ di autorinnovarsi• Lunga sopravvivenza• Ampio repertorio differenziativo• Capacita’ di differenziare in elementi
funzionalmente attivi
Figure 4. Stages of human yolk sac formation. (Top) The primary yolksac (1°YSC) is formed 7–8 days postconception. Intermediate cells (IC;depicted as white cells) migrate from the endodermal (EL) layer (dark-col- ored cells) of the primary yolk sac to fill in the space between theendo- derm and trophoblastic basal lamina (TBL). (Middle) Thesecondary yolk sac (2°YSC) is formed by the remnants of the primaryyolk sac following its collapse and fragmentation. (Bottom) By 12 dayspostconception, the secondary yolk sac has expanded to the edge ofthe embryonic disk, is lined by endoderm cells (dark cells), andprotrudes into the exocelom (EXO). The mesoderm adjacent to thetrophoblastic basal lamina (TBL) has differ- entiated into mesothelium(MESO). Hematopoietic activity will be present in yolk sac bloodislands arising in the secondary yolk sac by week 3 of gestation.Reproduced with permission of F.F. Nogales (ed): The Human Yolk Sacand Yolk Sac Tumors, Berlin: Springer-Verlag, 1993, pp. 35–36.
“Emopoiesi” ovvero la produzione dellecellule del sangue
NASCITA
ETA’ GESTAZIONALE (giorni)
20 100 20 40 60
TIMO
SACCO VITELLINO
FEGATO FETALE
MILZA FETALE MILZA ADULTA
MIDOLLO OSSEO
260
ETA’ (anni)
Midolloosseo
Fegato
Encefalo
Muscolo striato
Cellule ematiche
Adipociti
Cellule staminalinervose
Osso
Endotelio vascolare
Stromamidollare
Cellule epiteliali
Neuroni
Cellule della gliaMuscolo cardiaco
Esempio di plasticita’ staminale nei tessuti murini .
Generazione di mioblasti da staminali umane CD133+ In presenza di desametazone ed idrocortisone
Anti-Myosin D
CD133+ da sangue di cordone
Generazione di osteoblasti da staminali umane CD133+ in presenza di desametazone, ac. ascorbico e beta-glicerol-
fosfato
Anti-Osteopontin
CD133+ da sangue di cordone
Generazione di precursori endoteliali da staminali umane CD133+ in presenza di EGF, VEGF, bFGF, IGF e acido ascorbico
CD133+ da sangue di cordone
Generazione di precursori cardiomiocitici da staminali umane CD133+
in presenza di 5-azacitidina
CD133+ da sangue di cordone
Impiego clinico delle cellule staminali/progenitori CD34+
•Trapianto allogenico (leucemie acute, leucemie croniche, immunodeficienze, aplasie midollari, tesaurismosi, emoglobinopatie)
Chemioterapia d’ induzione
della risposta
Regime di condizionamento mieloablativo e/o immunosoppressivo
Trapianto allogenico
Reinfusione di progenitoriemopoietici HLA-compatibili
Recupero emopoietico con chimerismoGVHD GVT
FOLLOW
UP
Infusione linfocitidel donatore
Impiego clinico delle cellule staminali/progenitori CD34+
• Trapianto autologo (leucemie acute, mielomi, linfomi, carcinoma mammario, carcinoma ovarico, tumori germinali, malattie autoimmuni)
Chemioterapia d’ induzionedella risposta
Chemioterapia/chemioradioterapiaad alte dosi (6/7 volte le dosi
convenzionali)
Trapianto autologoReinfusione di progenitori
emopoietici
Recupero emopoietico
FOLLOW
UP
Treatment of Terminal Leukemic Relapse by Total-Bod y Irradiation and Intravenous Infusion of Stored Auto logous
Bone Marrow Obtained during RemissionJoseph J. McGovern, Jr., M.D. †, Paul S. Russell, M.D. ‡,
Leonard Atkins, M.D. §, Edward W. Webster, Ph.D. ¶, Martha Duane, J. Worth Estes, and David Kelleher
N Engl J Med 1959; 260:675-683April 2, 1959DOI: 10.1056/NEJM195904022601401
Br J Haematol. 1994 Jan;86(1):70-5.Haemopoietic reconstitution after autologous blood stem cell transplantation
in patients with malignancies: a multicentre retros pective study.Pierelli L1, Iacone A, Quaglietta AM, Nicolucci A, Menichella G, Benedetti Panici
P, D'Antonio D, De Laurenzi A, De Rosa L, Fioritoni G, et al.
Biol Blood Marrow Transplant. 2008 Jun;14(6):641-50 . doi: 10.1016/j.bbmt.2008.03.005.
HLA-haploidentical bone marrow transplantation for hematologic malignancies using nonmyeloablative conditioning and high-dose, posttransplantation
cyclophosphamide.Luznik L1, O'Donnell PV, Symons HJ, Chen AR, Leffell MS,
Zahurak M, Gooley TA, Piantadosi S, Kaup M, Ambinde r RF, Huff CA, Matsui W, Bolaños-Meade J, Borrello I, Powell
JD, Harrington E, Warnock S, Flowers M, Brodsky RA, Sandmaier BM, Storb RF, Jones RJ, Fuchs EJ.
HSC NicheCytokinereceptor
SDF-1gradient
VLA4/VCAM1 c-Kit
SCF
Extracellular matrix proteinsand soluble cytokines
Vascular endothelium
CXCR4
Stromal cells
Notch1/Jagged1
Mesenchimal Stem Cells
Descritte nel 1970 Friedenstein e coll.
Origine midollare
Derivate da un progenitore non emopoietico
Forma fibroblastoide
Anni ‘80 Castro-Malaspina
0.01-01% cellule midollari
Elementi cellulari in grado di produrre citochine stimolanti l’emopoiesi
Denominate CFU-F Unità formanti colonie fibroblastoidi
Membrana di acido ialuronico Imbibita di midollo osseo (residuo dopo intervento chirurgico per condropatia in coltura rilascia nel tempo MSC
SORGENTI MSCs
MSCsCellule Stromali
Mesenchimali
MIDOLLO OSSEO TESSUTOADIPOSO SANGUE
CORDONALE GELATINA DI WHARTON
POLPA DENTALE ( denti decidui )
TESSUTO CONNETTIVO
TESSUTO OSSEO LIQUIDO
SINOVIALE
PLACENTA
MULTIPOTENZIALITA’ DIFFERENZIATIVA
�Tessuto adiposo�Tessuto osseo
�Tessuto cartilagineo�Tessuto muscolare�Tessuto connettivo
MSCsCellule Stromali
Mesenchimali
MESODERMA
ENDODERMA
ECTODERMA �Epidermide� Neuroni
�Fegato �Polmone�Pancreas
�Tratto gastro-intestinale
ATTIVITA’ IMMUNOMODULATORIA
SFUGGONO ALL’AGGRESSIONE DEL SISTEMA IMMUNITARIO
DELL’OSPITE
SCARSA IMMUNOGENICITA’
Scarsa espressione di HLA
( Classe I e Classe II )
INIBIZIONE
�Proliferazione dei linfociti T ( Th1 e T killer )
� Proliferazione dei linfociti B ( produzione di anticorpi ) � Funzione delle APC
� Produzione di citochine
ATTIVITA’ IMMUNOMODULATORIA
Attivazione Linfociti T reg
APPLICAZIONI DELLE MSCS
MSCsCellule
Mesenchimali Stromali
ORTOPEDIA �Lesioni Osteocondrali
�Lesioni Articolari
CHIRURGIA PLASTICA� Ulcere Croniche
� Ustioni � Cicatrici
� Ricostruzione del seno
CARDIOLOGIA�Cardiomiopatie
�Infarto del miocardio
ODONTOIATRIA�Rigenerazione dentina �Rigenerazione polpa
dentale
NEUROLOGIA�Danni al midollo spinale�Ischemia cerebrale
Clinical Trials.gov
493 studies found for Mesenchymal Stem Cells
Phase I / II
� 96 Bone and Cartilage disease� 87 Neurological disease
� 73 Cardiovascular Disease� 35 GVHD
� 31 Liver disease� 29 Hematological diseases
� 27 Diabetes� 23 Lung Disease� 13 Chron’s disease� 9 Kidney Disease
� 2 Lupus erythematosus
� 73 Other
�2 Bone and Cartilage diseasePhase III/IV
2006
Oct4/3, Sox2, Klf4, c-Myc (Yamanaka S, 2006)
In 2006, Sinhya Yamanaka dimostrated the possbility to reprogramming fibroblasts into pluripotent stem cells with only 4
factors (Oct4, Sox2, Klf4,c-Myc)
INDUCED PLURIPOTENT STEM CELLS ( iPSCs )
Utilizzo di strategie non integrative
( integrazione = mutazioni = tumorigenesi )
Utilizzo di prodotti xenofree < rischio di risposte immunologiche
Protocolli altamente efficienti di differenziamento per la produzione
di cellule funzionali e “safe” < rischio tumorigenicità
iPSCs TOWARD THE CLINIC
Ottimizzazione dei metodi di delivery,
integrazione e funzionalità delle cellule
trapiantate nel tessuto ricevente
Studi di “ long term safety” per escludere la formazione di
teratoma e/o di cellule geneticamente instabili
top related