California’s Stem Cell Agency

Manuale di base delle cellule staminali

Trasformare le cellule staminali in terapie

Le cellule staminali hanno il potenziale per trattare un ampio spettro di malattie, tra cui il diabete, le malattie neurodegenerative, le lesioni del midollo spinale e le malattie cardiache. Scopri perché queste cellule sono un’arma così potente nel trattamento delle malattie, così come gli ostacoli che attualmente devono essere superati prima che nuove terapie con cellule staminali possano essere rese disponibili.

• Come le cellule staminali trattano le malattie?
• Quali malattie potrebbe trattare la ricerca sulle cellule staminali?
• Come posso saperne di più sulla ricerca finanziata dal CIRM su una particolare malattia?
• Sono attualmente disponibili terapie basate su cellule staminali?
• Quando saranno disponibili terapie basate su cellule staminali embrionali?
• Che dire delle terapie che sono disponibili all’estero?
• Perché ci vuole così tanto tempo per creare nuove terapie?
  • Differenziazione
  • Sperimentazione della terapia
  • Propensione delle cellule a causare tumori
  • Rifiuto immunitario delle cellule
  • Cultura delle cellule in condizioni sistemiche

Come le cellule staminali trattano le malattie?

Il modo più comune in cui si pensa alle cellule staminali come trattamento della malattia è attraverso il trapianto di cellule staminali. Le cellule staminali embrionali si differenziano nel tipo di cellula necessaria e poi quelle cellule mature sostituiscono il tessuto danneggiato dalla malattia o dalla lesione. Questo tipo di trattamento potrebbe essere usato per sostituire i neuroni danneggiati da lesioni al midollo spinale, ictus, morbo di Alzheimer, morbo di Parkinson o altri problemi neurologici. Le cellule coltivate per produrre insulina potrebbero aiutare le persone con il diabete, e le cellule del muscolo cardiaco potrebbero riparare i danni lasciati da un attacco di cuore. Non sarebbe irragionevole pensare che questa lista potrebbe includere qualsiasi tessuto ferito o malato.

Tutte queste aree di ricerca sono eccitanti, ma le terapie basate sulle cellule staminali embrionali vanno ben oltre i trapianti di cellule. Ciò che i ricercatori imparano studiando come le cellule staminali embrionali si sviluppano in cellule del muscolo cardiaco, per esempio, potrebbe fornire indizi su quali fattori possono essere in grado di indurre direttamente il muscolo cardiaco ad autorinnovarsi. Le cellule potrebbero essere utilizzate per studiare le malattie, identificare nuovi farmaci o determinare gli effetti collaterali tossici dei farmaci. Ognuna di queste possibilità avrebbe un impatto significativo sulla salute umana senza trapiantare una singola cellula.

Quali malattie potrebbero essere trattate dalla ricerca sulle cellule staminali?

Teoricamente, nessuna malattia è esente dal possibile trattamento dalla ricerca sulle cellule staminali. Finché i ricercatori possono studiare tutti i tipi di cellule attraverso le cellule staminali embrionali, hanno il potenziale per scoperte in qualsiasi malattia.

Come posso saperne di più sulla ricerca finanziata dal CIRM su una particolare malattia?

Il CIRM ha creato pagine sulle malattie che spiegano le principali malattie prese di mira dagli scienziati delle cellule staminali. Puoi trovare queste pagine sulle malattie qui.

Puoi anche vedere la lista completa delle sovvenzioni CIRM.

Sono attualmente disponibili terapie basate sulle cellule staminali?

I primi studi sulle cellule staminali embrionali sono appena iniziati. I risultati non saranno disponibili per molti anni, una volta che gli studi clinici saranno completati e mostreranno che le terapie sono sicure e funzionano nel trattamento della malattia. L’unica terapia basata sulle cellule staminali attualmente in uso è il trapianto di midollo osseo. Le cellule staminali del sangue del midollo osseo sono state le prime a essere identificate e sono ora le prime a essere utilizzate in ambito clinico.

Le cellule staminali del sangue sono la componente del midollo osseo che è terapeutica nel trapianto di midollo osseo. Con l’isolamento delle cellule staminali del sangue puro, è ora possibile trasferire solo le cellule necessarie per sostituire il midollo osseo. Le cellule migrano verso il midollo osseo appropriato dove si autorinnovano e rigenerano l’intero sistema sanguigno.

I trapianti di cellule staminali del sangue sono stati usati con successo nei trattamenti del cancro, e la ricerca suggerisce che saranno utili nel trattamento delle malattie autoimmuni e per aiutare le persone a tollerare gli organi trapiantati.

Ci sono altre terapie basate sulle cellule staminali adulte che sono ancora in studi clinici. Finché queste prove non saranno completate, non sapremo quali cellule staminali sono più efficaci nel trattamento delle diverse malattie.

Quando saranno disponibili le terapie basate sulle cellule staminali embrionali?

Non c’è modo di prevedere quando le prime terapie basate sulle cellule staminali embrionali umane saranno generalmente disponibili. Sono state presentate domande alla FDA per iniziare le prime prove di terapie basate su cellule staminali embrionali, anche se solo una prova è stata approvata. Nel complesso, si stima che il periodo tra la prima sperimentazione umana e l’uso diffuso sarà di circa uno o due decenni. Questo lungo lasso di tempo è il risultato dei molti passi che una terapia deve superare per dimostrare che è efficace e sicura. Solo quando tutti questi passi saranno stati completati, la FDA approverà la terapia per uso generale.

Se le cellule staminali embrionali seguiranno il loro corso normale, potrebbero passare ancora molti anni prima che le terapie basate su di esse diventino generalmente disponibili. Tuttavia, se i ricercatori avessero abbandonato il loro lavoro su terapie che potrebbero richiedere molti anni per essere sviluppate, non avremmo nessuna delle comuni tecnologie mediche di oggi, come l’insulina ricombinante, il trapianto di midollo osseo o i farmaci chemioterapici, tutti capaci di salvare vite.

• Leggi i dieci fatti da sapere sui trattamenti con cellule staminali (da ISSCR)

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E le terapie disponibili oltremare?

Molte cliniche oltreoceano pubblicizzano terapie miracolose con cellule staminali per una vasta gamma di malattie incurabili. Queste cliniche alimentano quello che viene chiamato turismo delle cellule staminali e sono ora fonte di preoccupazione per i rispettabili scienziati delle cellule staminali. Le cliniche internazionali propongono terapie la cui sicurezza ed efficacia non sono nemmeno state testate. Negli anni passati, i pazienti che hanno visitato queste cliniche sono morti per aver ricevuto cellule staminali non testate.

La Società internazionale per la ricerca sulle cellule staminali si è recentemente offerta di aiutare i pazienti che considerano tali trattamenti a rivedere la clinica che stavano considerando. Gli scienziati dell’ISSCR contatteranno la clinica in questione per scoprire quali cellule vengono utilizzate e, come minimo, se le cellule sono state testate per la sicurezza.

Guarda le informazioni dell’ISSCR sul turismo delle cellule staminali.

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CIRM/ISSCR Team on Stem Cell Tourism

Perché ci vuole così tanto per creare nuove terapie?

Le cellule staminali embrionali in una capsula di laboratorio hanno il potenziale per trattare una vasta gamma di malattie, ma il percorso dal laboratorio alla clinica è lungo. Prima di testare queste cellule in una malattia umana, i ricercatori devono coltivare il giusto tipo di cellule, trovare un modo per testare queste cellule e assicurarsi che le cellule siano sicure negli animali prima di passare alla sperimentazione umana.
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La differenziazione delle cellule staminali

Il primo ostacolo significativo di qualsiasi terapia basata su cellule staminali embrionali è ottenere cellule che potrebbero diventare qualsiasi tipo di cellula del corpo per diventare proprio il tipo di cellula necessaria per trattare una particolare malattia. Il processo di maturazione delle cellule dal loro stato pluripotente a un tipo di tessuto adulto è chiamato differenziazione. Questo passo è necessario perché qualsiasi terapia si basa sull’impianto di cellule in grado di sostituire il tessuto perso. Nel diabete, per esempio, le cellule impiantate devono essere in grado di rispondere al glucosio nel sangue e produrre insulina. Nelle malattie cardiache, le cellule impiantate devono essere in grado di contrarsi all’unisono con il muscolo cardiaco esistente.

Guidare le cellule staminali embrionali a diventare un particolare tipo di cellula è stata una delle maggiori sfide per i ricercatori sulle cellule staminali. Tali cellule si sviluppano normalmente in un embrione e ricevono una serie di segnali attentamente coreografati dai tessuti circostanti. In un piatto di laboratorio, i ricercatori devono imitare quei segnali per guidare le cellule attraverso un particolare percorso di sviluppo. Se i segnali vengono aggiunti nell’ordine sbagliato o nel dosaggio sbagliato, le potenziali cellule cardiache destinate al trattamento delle malattie cardiache possono scegliere di non maturare o di diventare un altro tipo di cellula.

Alcuni dei segnali necessari per differenziare le cellule sono noti dagli ultimi 100 anni di ricerca embriologica in rane, topi, mosche e altri organismi. Molti altri sono ancora sconosciuti. Molti ricercatori finanziati dal CIRM stanno cercando di differenziare popolazioni ad alta purezza di tipi di cellule mature per le terapie.

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Testare le terapie con cellule staminali

Una volta che un ricercatore ha un tipo di cellula matura in un piatto di laboratorio, il passo successivo è scoprire se queste cellule possono funzionare nel corpo. Le cellule staminali embrionali che sono maturate in cellule che producono insulina in un piatto di laboratorio sono utili solo se continuano a produrre insulina all’interno di un corpo. Allo stesso modo, i ricercatori devono sapere che le cellule possono integrarsi nel tessuto circostante.

Per testare le cellule, devono trovare un modello animale che imiti la malattia umana e poi impiantare le cellule per vedere se aiutano a trattare la malattia. Questi tipi di esperimenti possono essere molto laboriosi. Nel caso di una lesione del midollo spinale, per esempio, l’obiettivo finale sarebbe quello di scoprire se le cellule trapiantate permettono il pieno movimento dell’animale ferito, l’equivalente animale di liberare una persona da una sedia a rotelle. Tuttavia, anche se le cellule non ripristinano il movimento completo, è possibile che possano ripristinare la vescica o altre funzioni, il che sarebbe ancora di enorme beneficio per le persone. I ricercatori devono esaminare ognuno di questi possibili risultati.

In molti casi, testare le cellule in un singolo modello animale non fornisce abbastanza informazioni per sapere che le cellule potrebbero essere efficaci negli esseri umani. La maggior parte dei modelli animali di malattia non imitano perfettamente la malattia umana. Per esempio, un topo che porta la stessa mutazione che causa la fibrosi cistica negli esseri umani non ha gli stessi sintomi delle persone con la malattia. Una terapia basata su cellule staminali embrionali che tratta questo modello murino di fibrosi cistica potrebbe non funzionare negli esseri umani. Questo è il motivo per cui i ricercatori hanno spesso bisogno di testare le cellule in molti modelli animali diversi, studiando tutti i possibili risultati in ogni caso.

La propensione delle cellule staminali a causare tumori

La promessa delle cellule staminali embrionali è che possono formare qualsiasi tipo di cellula nel corpo. Il problema è che, quando vengono impiantati in un animale, fanno proprio questo: si trasformano in tutti i tipi di tessuto sotto forma di tumori chiamati teratomi. Questi tumori consistono in una massa di numerosi tipi di cellule e possono includere cellule ciliate e molti altri tessuti.

Questi teratomi sono una delle ragioni per cui è necessario far maturare le cellule staminali embrionali in tipi di cellule adulte altamente purificate prima che siano considerate adatte all’impianto nell’uomo. Le cellule mature sono limitate alla loro identità e non sembrano ritornare alle cellule che formano il teratoma. Anche se i ricercatori hanno imparato a far maturare le cellule in un unico tipo di cellula, ottenere quelle cellule abbastanza pure da eliminare il rischio che le rimanenti cellule immature possano formare teratomi è stato estremamente difficile.

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Rifiuto immunitario delle cellule staminali

Il sistema immunitario può riconoscere le cellule staminali trapiantate, come qualsiasi altro organo trapiantato, come estranee e di conseguenza rigettarle. Nei trapianti d’organo (fegato, rene o cuore) le persone devono essere trattate con farmaci immunosoppressori per il resto della loro vita per evitare che il sistema immunitario riconosca l’organo trapiantato come estraneo e lo distrugga.

La probabilità che il sistema immunitario rifiuti un trapianto di tessuto basato su cellule staminali embrionali dipende dall’origine del tessuto. Le cellule staminali isolate da embrioni FIVET avranno un profilo genetico che non corrisponde a quello della persona che riceve il trapianto. Il sistema immunitario di quella persona riconoscerà queste cellule come estranee e rifiuterà il tessuto, a meno che la persona non sia trattata con potenti farmaci immunosoppressori.

Le cellule staminali generate dal trasferimento nucleare o iPS sarebbero una perfetta corrispondenza genetica per una persona. Il sistema immunitario probabilmente trascurerebbe il tessuto trapiantato e lo vedrebbe come una parte normale del corpo. Tuttavia, alcuni ricercatori suggeriscono che anche se le cellule si adattano perfettamente, potrebbero non sfuggire completamente all’attenzione del sistema immunitario. Le cellule tumorali, per esempio, hanno lo stesso profilo genetico del tessuto circostante, eppure il sistema immunitario spesso identifica e distrugge i tumori precoci. Fino a quando non saranno disponibili maggiori informazioni dagli studi sugli animali, sarà difficile sapere se le cellule trapiantate specifiche del paziente possono attirare l’attenzione del sistema immunitario.

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Coltivare le cellule staminali in condizioni sistemiche

Per l’approvazione della FDA all’uso nei trial umani, le cellule staminali devono essere coltivate in quelle che sono note come condizioni di buona pratica produttiva (GPP). Secondo gli standard GPP, una linea cellulare deve essere coltivata in modo tale che ogni gruppo di cellule sia cresciuto in condizioni identiche e ripetibili. Questo assicura che ogni lotto di cellule abbia le stesse proprietà e che ogni persona che beneficia della terapia con cellule staminali riceva un trattamento equivalente. Anche se la FDA non ha emesso linee guida su come le cellule staminali pluripotenti devono essere coltivate per soddisfare gli standard GPP, raggiungere questo livello di sistematizzazione può comportare la conoscenza dell’esatta identità e quantità di tutti i componenti del mezzo in cui le cellule sono coltivate.

La coltivazione di cellule staminali in condizioni strettamente controllate rimane una sfida. La maggior parte delle cellule staminali pluripotenti sono coltivate in fibroblasti, che sono uno strato di cellule umane o animali nella capsula del laboratorio che fornisce i nutrienti di cui le cellule hanno bisogno per crescere e dividersi. Questi fibroblasti producono una miscela di fattori che nutrono le cellule staminali embrionali e permettono alle cellule di proliferare nell’ambiente estraneo del piatto di laboratorio. A questo punto, gli scienziati non sanno esattamente cosa forniscono i fibroblasti, quindi il loro uso probabilmente non soddisferebbe gli standard del BPP. Il CIRM sta finanziando ricercatori che stanno cercando di imparare come coltivare linee di cellule staminali pluripotenti in assenza di fibroblasti, e come isolare nuove linee secondo gli standard della BPP.