Ecco come le staminali danno vita a un nuovo tessuto sanguigno dopo il trapianto di midollo

Studio italiano

Ecco come le staminali danno vita a un nuovo tessuto sanguigno dopo il trapianto di midollo

Seguite per 5 anni le staminali e la loro progenie trapiantata in bambini con una malattia rara
redazione

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Lo studio è stato condotto da ricercatori dell’Istituto San Raffaele Telethon per la Terapia Genica (SR-Tiget) che hanno studiato bambini con la rara sindrome di Wiskott-Aldrich sottoposti a terapia genica. Immagine: C Hindley et al, Development 2012

È come un albero genealogico delle cellule staminali del sangue che va indietro di cinque anni. Da quando le prime cellule sono state trapiantate in bambini sottoposti a a una terapia genica per curare la rara sindrome di Wiskott-Aldrich (WAS), a oggi. 

In totale, questo albero genealogico racconta la storia di 140.000 cellule.

A ricostruirlo sono stati ricercatori dell’Istituto San Raffaele Telethon per la Terapia Genica (SR-Tiget), guidati da Alessandro Aiuti, vice-direttore SR-Tiget, insieme a Luca Biasco, oggi all’Harvard Medical School di Boston. 

Lo studio, realizzato grazie al sostegno di Fondazione Telethon, è stato pubblicato su Nature Medicine e svela quello che succede dopo un trapianto di midollo osseo descrivendo il ruolo delle diverse famiglie di staminali sia nella fase di ricostruzione da zero del sistema ematopoietico sia in quella stazionaria di mantenimento. 

Il processo attraverso il quale le cellule del sangue vengono continuamente rigenerate a partire dalle staminali del midollo è sempre stato difficile, se non impossibile, da studiare in vivo nell’uomo. L’avvio delle prime sperimentazioni cliniche di terapia genica per le immunodeficienze primitive, come la sindrome di Wiskott-Aldrich, ha però cambiato le cose. 

In questi approcci terapeutici le cellule staminali del midollo, che nei pazienti presentano un gene mutato (causa della malattia), vengono estratte e corrette, inserendo al loro interno una copia funzionante dello stesso gene. 

La modifica genetica avviene attraverso un virus svuotato del suo contenuto replicativo e usato come vettore per consegnare la terapia nelle cellule. Una volta corrette, queste ultime vengono infuse nuovamente nel paziente, dove per duplicazione e differenziazione riproducono tutte le altre cellule del tessuto sanguigno.

«L’inserimento del gene terapeutico nel DNA delle cellule del paziente permette non solo di renderle funzionali e sane, ma anche di studiare cosa accade a ciascuna di loro nel corso dei mesi e degli anni successivi al trapianto», spiega Alessandro Aiuti, coordinatore della ricerca clinica in SR-Tiget e professore ordinario presso l’Università Vita-Salute San Raffaele. «Questo perché il gene inserito si posiziona in un punto casuale del DNA, che è diverso per ciascuna cellula. Le sue coordinate diventano così una sorta di codice a barre, un’etichetta che identifica quella specifica cellula staminale e tutte le cellule del sangue che deriveranno da lei». 

I ricercatori hanno analizzato i campioni di sangue e midollo che nel corso di 5 anni sono stati prelevati dai pazienti trattati per Wiskott-Aldrich come parte del normale follow-up alla terapia, necessario per controllarne sicurezza ed efficacia. 

All'interno dei campioni hanno “contato” le cellule identificate da ciascun codice a barre e le hanno classificate per tipologia. Attraverso dei modelli matematici sono poi riusciti a ricostruire la loro posizione all'interno di un vero e proprio albero genealogico. 

Facendolo hanno scoperto che ci sono specifiche famiglie di cellule staminali che giocano ruoli diversi nella rigenerazione del sangue. 

Alcuni tipi di cellule sono fondamentali nei primi mesi successivi al trapianto, in cui il sistema ha bisogno di ricostruirsi da zero, e a grande velocità. Altri rimangono invece dormienti, per entrare in azione solo più avanti e dare il loro fondamentale contributo durante la fase cosiddetta stazionaria, quella di mantenimento del tessuto nelle normali condizioni di salute. 

«Uno dei risultati più sorprendenti dello studio – e che potrebbe avere ripercussioni dirette nel campo dei trapianti di midollo – è la capacità delle staminali specializzate nel produrre linfociti di mantenere la propria popolazione stabile in modo pressoché autonomo, senza cioè aver bisogno di essere costantemente ripopolati dalle cellule staminali di livello superiore, non ancora specializzate», spiega Serena Scala, ricercatrice del SR-Tiget, tra i primi autori del lavoro.

 «Questo studio dimostra ancora una volta che la ricerca scientifica nel campo delle malattie rare, se ambiziosa e di qualità, non solo può ridare una vita normale a bambini e famiglie che avevano perso ogni speranza, ma è in grado di generare conoscenze e applicazioni che sono a beneficio di tutti», conclude Aiuti.