Un modo più sicuro per trapianti di midollo osseo

Il trapianto di cellule staminali del sangue, ampiamente noto come trapianto di midollo osseo, è una tecnica potente che potenzialmente può fornire una cura permanente per una varietà di malattie. Ma la procedura è così tossica che è attualmente utilizzata per trattare solo i casi più critici.

Ora, i ricercatori della Stanford University School of Medicine hanno escogitato un metodo per condurre la terapia che, nei topi, riduce drasticamente la sua tossicità. Se il metodo alla fine si rivela sicuro ed efficace per l'uomo, potrebbe potenzialmente essere usato per curare malattie autoimmuni come il lupus, il diabete giovanile e la sclerosi multipla; correggere i disordini metabolici congeniti come la malattia del "bubble boy"; e trattare molti più tipi di cancro, oltre a rendere i trapianti di organi più sicuri e più efficaci.

"Non c'è quasi nessuna categoria di malattia o trapianto di organi che non sia influenzata da questa ricerca", ha detto Irving Weissman, MD, un co-autore della ricerca e professore di patologia e di biologia dello sviluppo a Stanford. Un articolo che descrive la tecnica è stato pubblicato il 10 agosto su Science Translational Medicine.

L'autore senior del giornale è Judith Shizuru, MD, Ph.D., professore di medicina. Gli autori principali sono Akanksha Chhabra, Ph.D., Ricercatore associato; l'ex studente laureato Aaron Ring, MD, Ph.D., che ora è nella facoltà di Yale; e Kipp Weiskopf, MD, Ph.D., un ex studente laureato che ora è residente a Brigham and Women's Hospital.

Trattamento nocivo

Per trapiantare con successo le cellule staminali del sangue, è necessario uccidere la popolazione di cellule staminali del sangue di un paziente. Attualmente, questo viene fatto usando la chemioterapia o la radioterapia, trattamenti che sono abbastanza tossici da danneggiare una varietà di organi e persino portare alla morte.

"La chemioterapia e le radiazioni utilizzate per il DNA dei danni da trapianto e possono causare sia problemi immediati che danni a lungo termine a molti tessuti del corpo", ha detto Shizuru. "Tra i molti effetti collaterali tossici noti, questi trattamenti possono causare danni al fegato, agli organi riproduttivi e al cervello, potenzialmente causando convulsioni e compromissione dello sviluppo neurologico e della crescita nei bambini." Per questi motivi, il trapianto di cellule staminali del sangue viene utilizzato solo quando i rischi di malattia grave superano le complicazioni del trapianto.

Per evitare questi terribili effetti collaterali, i ricercatori di Stanford hanno composto una sinfonia di strumenti biologici che aprono la via al trapianto di cellule staminali del sangue senza l'uso della chemioterapia o della radioterapia.

Usando anticorpi

Gli scienziati hanno iniziato con un anticorpo contro una proteina di superficie cellulare chiamata c-kit, che è un marker primario delle cellule staminali del sangue. Il collegamento dell'anticorpo al c-kit ha comportato l'esaurimento delle cellule staminali del sangue in topi immunodeficienti. "Tuttavia, questo anticorpo da solo non sarebbe efficace nei destinatari immunocomprensivi, che rappresentano la maggioranza dei potenziali destinatari del trapianto di midollo osseo", ha detto Chhabra. I ricercatori hanno cercato di migliorare l'efficacia combinandola con anticorpi o agenti biologici che bloccano un'altra proteina di superficie cellulare chiamata CD47. Bloccando i macrofagi CD47 liberati per "mangiare" le cellule bersaglio coperte dall'anticorpo del c-kit, ha detto Chhabra.

Con il marcatore CD47 bloccato e l'anticorpo attaccato alle proteine ​​del c-kit, il sistema immunitario ha impoverito efficacemente le cellule staminali emopoietiche degli animali, aprendo la strada alle cellule staminali del sangue trapiantate da un donatore per prendere dimora nel midollo osseo e generare un nuovo sangue e un sistema immunitario.

Confrontando i trapianti di cellule staminali del sangue per piantare un nuovo campo di colture, Shizuru ha notato che i ricercatori non solo hanno trovato un modo più sicuro per liberare il campo per la semina, ma "abbiamo anche usato tecniche più sicure per seminare le nuove cellule che generano sangue". Attualmente, i trapianti di midollo osseo coinvolgono un mix di cellule che include cellule staminali del sangue e varie cellule immunitarie del donatore, che possono attaccare il tessuto del ricevente del trapianto. Questo attacco immunitario si traduce in quella che viene chiamata malattia del trapianto contro l'ospite, che può danneggiare i tessuti e persino uccidere i pazienti.

Basandosi sulle conoscenze acquisite da precedenti ricerche, il team ha purificato il tessuto donatore in modo che contenesse solo cellule staminali del sangue e non le altre cellule immunitarie che causano la malattia da trapianto contro l'ospite.

Il successo di queste tecniche nei topi fa sperare che tecniche simili possano avere successo nei pazienti umani. "Se funziona in esseri umani come nei topi, ci aspetteremmo che il rischio di morte per trapianto di cellule staminali del sangue scenderà dal 20% a zero", ha detto Shizuru.

"Nuova era nel trattamento delle malattie"

"Se e quando ciò sarà compiuto, sarà una nuova era nella cura della malattia e nella medicina rigenerativa", ha detto Weissman, che è direttore dell'Istituto Stanford per la biologia delle cellule staminali e la medicina rigenerativa, nonché il direttore del Centro Ludwig per la ricerca e la medicina sulle cellule staminali del cancro.

Una volta che il sangue e il sistema immunitario di un paziente possono essere tranquillamente sostituiti, qualsiasi malattia causata dal sangue e dalle cellule immunitarie del paziente potrebbe potenzialmente essere curata con una singola applicazione del trapianto di cellule staminali del sangue, hanno detto. La sostituzione sicura del sangue e delle cellule immunitarie di un paziente si libererà delle cellule che attaccano i loro stessi tessuti e producono malattie come l'artrite reumatoide e il diabete di tipo 1.

Un metodo per effettuare in modo sicuro trapianti di cellule staminali del sangue potrebbe anche rendere il trapianto di organi più sicuro e più facile, hanno detto i ricercatori. Attualmente, le persone che ricevono un trapianto di organi devono rimanere per il resto della loro vita su farmaci che impediscono al loro sistema immunitario di attaccare l'organo trapiantato.

"Anche se si è in trattamento con immunosoppressori, la maggior parte dei trapianti di organi diminuisce di funzione o di insuccesso nel tempo e gli stessi farmaci immunosoppressori rendono il paziente più suscettibile alle infezioni potenzialmente letali o ai neoplasie di nuova formazione", ha detto Weissman.

Ma se il sangue e le cellule staminali immunitarie del donatore di organi possono essere trapiantati contemporaneamente all'organo, il nuovo sistema immunitario riconoscerà l'organo donato e non lo attaccherà, hanno detto i ricercatori. "Le cellule trapiantate, l'organo donato e i tessuti del paziente imparano tutti a coesistere", ha detto Shizuru. "Le cellule staminali del sangue del donatore rieducano il sistema immunitario del paziente e l'organo trapiantato non viene espulso".

Anche il trapianto di sangue e di cellule staminali immunitarie può essere fondamentale per rendere la nuova era della medicina rigenerativa un successo. Se le cellule staminali per organi o tessuti come cuore o fegato sono coltivate per il trapianto generale - cioè, non progettate specificamente per un paziente - il paziente richiederà il condizionamento immunitario attraverso il trapianto di cellule staminali del sangue in modo che le cellule staminali non vengano rigettate come corpi estranei, i ricercatori hanno detto.

Fonte: Stanford University

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