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Progetto Prof. Comi

Sviluppo di nuovi approcci terapeutici per la SMA basati sull’uso di cellule staminali

Prof. Giacomo P. Comi

Centro Dino Ferrari
Laboratorio di Biochimica e Genetica
Dipartimento di Scienze Neurologiche
Università degli Studi di Milano
Fondazione Ca’ Granda I.R.C.C.S. Ospedale Maggiore Policlinico,
Via Francesco Sforza, 35, 20122 Milano

La nostra attività scientifica ha come oggetto lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche sia cellulari che molecolari per le malattie del motoneurone e in particolare per l’Atrofia Muscolare Spinale (SMA).
Nell’ultimo anno, abbiamo descritto come il trapianto di cellule staminali neuronali (derivate da ES murine) sia in grado di avere un effetto terapeutico in modelli murini transgenici di SMA. Le cellule staminali neuronali sono in grado di differenziarsi in motoneuroni sia in vitro che in vivo ed inoltre, quando trapiantate nel liquido cefelorachidiano di topi affetti da SMA, hanno la capacità di migrare nel midollo spinale, generando motoneuroni. Il trapianto cellulare esercita un effetto neuroprotettivo migliorando la sopravvivenza e il fenotipo della malattia Questi risultati sono stati oggetto di una pubblicazione scientifica su una rivista internazionale (Corti et al., Brain 2010).
Inoltre, è stato analizzato il potenziale terapeutico del trapianto di motoneuroni, generati da cellule staminali embrionali murine, nel midollo spinale di topi nmd (modello animale della SMARD1, una malattia simile alla SMA, ma con anche una compromissione respiratoria) (Corti et al., J. Neurosci., 2009), dimostrando un miglioramento fenotipico nei topi trapiantati. Il primo step del protocollo sperimentale in vitro è stato il differenziamento diretto di una sottopopolazione di cellule staminali pluripotenti murine, derivate dal midollo spinale, in motoneuroni. Il secondo step del protocollo prevedeva la purificazione di motoneuroni e il trapianto nel modello murino nmd. Dopo il trattamento, gli animali sono stati monitorati per valutare i cambiamenti fenotipici e la funzionalità neuromuscolare. E’ stato anche valutato l’effetto del trapianto di motoneuroni in associazione o meno con un trattamento farmacologico atto a promuovere la crescita assonale. Con questo lavoro è stato dimostrato che i motoneuroni derivati dal donatore migrano nelle corna anteriori del midollo spinale dei topi nmd, esprimono specifici markers proteici motoneuronali e hanno un fenotipo colinergico; sono inoltre in grado, dopo trattamento farmacologico, di generare nuove giunzioni neuromuscolari. Questi dati forniscono quindi le prime evidenze di una possibile sostituzione dell’unità motoria attraverso il trapianto cellulare in un modello murino di una malattia umana del motoneurone.
Basandosi su questi promettenti risultati il nostro gruppo sta attualmente indagando il potenziale terapeutico di cellule staminali neuronali (NSC) e motoneuroni derivati da cellule umane staminali pluripotenti indotte (hiPSC). Le cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) si ottengono riprogrammando cellule somatiche adulte, come i fibroblasti ottenuti dalla cute, in cellule staminali pluripotenti che possono essere in seguito differenziate in cellule neuroectodermiche paziente-specifiche (neuroni, motoneuroni e cellule gliali). Le iPSC rappresentano una fonte cellulare alternativa rispetto alle cellule embrionali umane e il loro utilizzo risulta più vantaggioso in quanto permettono di superare limiti etici e aprono la possibilità di un trapianto cellulare autologo. Il progetto attualmente in corso ha lo scopo di valutare come le cellule differenziate (NSC e motoneuroni) derivate dalle iPSC possano essere utilizzate come modelli in vitro per la SMA e come possano essere impiegate per sviluppare un approccio terapeutico per questa patologia. Avendo già validato un protocollo per la generazione delle cellule iPS, ci proponiamo di generare iPSC da fibroblasti di soggetti sani, caratterizzarle e successivamente trapiantarle nel modello murino di SMA. Una volta effettuato il trapianto si determinerà sia la sopravvivenza che i miglioramenti fenotipici degli animali trattati, valutando in particolare la capacità di attecchimento delle NSC e dei motoneuroni, la capacità di allungamento assonale e l’interazione tra le cellule trapiantate e quelle endogene. Questo studio contribuirà allo sviluppo di nuove strategie terapeutiche per la SMA.