Cellule staminali in Italia: breve storia di una grande conquista

È ormai da tempo che le cellule staminali sono al centro di un ampio dibattito che coinvolge non solo l’ambito scientifico, ma anche quello religioso, etico, giuridico e politico.

Da quando nel 1960 McCulloch e Till scoprirono l’esistenza delle cellule staminali nel midollo osseo¹, cioè un tessuto semi-solido presente all’interno delle ossa dell’organismo, esse sono entrate a far parte della nostra vita, suscitando curiosità e interesse, ma anche timore e scetticismo.

Figura 1. Perché le cellule staminali sono importanti (modificata e tradotta da europarl.europa.eu – Parlamento Europeo)

L’enorme potenzialità delle cellule staminali, che ha condotto numerosi ricercatori ad approfondire questo campo, risiede nella loro capacità di automantenersi e autorinnovarsi e di differenziare in diversi tipi di cellule che compongono i tessuti e gli organi del nostro organismo. Ciò significa che le cellule staminali possono essere impiegate in ambito clinico per la riparazione e la rigenerazione dei tessuti e per la terapia di numerose patologie.

Sappiamo già da tempo che è consentito, anche in Italia², il trapianto di cellule staminali ematopoietiche, cioè quelle da cui derivano tutte le nostre cellule del sangue, per la cura di diversi tipi di leucemie e altri disordini ematici, ma chiaramente la ricerca in questo ambito non si è fermata qui.  Infatti sono molte le ricerche che si stanno compiendo per studiare diversi tipi di cellule staminali da applicare nella terapia di altre patologie considerate finora intrattabili, come i tumori, le malattie del sistema immunitario e alcune patologie cardiache, muscolari, osteoarticolari e persino neurodegenerative. Inoltre, grazie al progresso delle biotecnologie, si stanno studiando nuovi approcci terapeutici.

Con l’avvento della medicina rigenerativa è infatti possibile rigenerare i tessuti danneggiati attraverso l’impiego di cellule staminali opportunamente coltivate in laboratorio e differenziate nel tessuto di interesse. Si è inoltre recentemente sviluppato un altro ramo della medicina rigenerativa, l’ingegneria tissutale, cioè una scienza che applica sia principi dell’ingegneria, sia quelli delle scienze biomediche. L’obiettivo dell’ingegneria tissutale è quello di ricostruire in laboratorio dei sostituti biologici in grado di rigenerare tessuti e organi danneggiati, combinando le cellule staminali con i biomateriali, cioè materiali compatibili con i tessuti dell’organismo, in grado di supportare la crescita di nuove cellule e poi di degradarsi in modo spontaneo nel tempo. Le cellule staminali vengono infatti immesse all’interno dei biomateriali e con essi impiantate. Una volta all’interno dell’organismo, le cellule, grazie ad una serie di segnali specifici e all’interazione con l’ambiente circostante, saranno indotte a proliferare, a differenziare e a sostituire progressivamente il tessuto danneggiato.

Figura 2. Le cellule staminali embrionali totipotenti sono in grado di dare origine all’intero organismo e agli annessi extra-embrionali, tra cui la placenta. Le cellule staminali embrionali pluripotenti generano i tre foglietti embrionali (endoderma, mesoderma, ectoderma) da cui derivano tutti i tessuti e gli organi. Le cellule staminali pluripotenti indotte sono cellule staminali la cui pluripotenza viene indotta in laboratorio a partire da cellule adulte riprogrammate. La riprogrammazione cellulare può offrire una valida alternativa all’impiego di cellule staminali embrionali umane. Le cellule staminali multipotenti, avendo perso la pluripotenza, sono cellule specializzate che danno origine ad un limitato numero di tipi cellulari. La capacità delle cellule staminali di differenziare in numerose cellule specializzate le rende potenzialmente applicabili in campo terapeutico per rimpiazzare cellule danneggiate di diversi tessuti e organi dell’organismo

La ricerca sulle cellule staminali in Italia, come del resto anche in altre parti del mondo, non ha sempre trovato la strada spianata: nel 2004 la legge 40 ha limitato la fecondazione in vitro ad uso autologo, cioè a partire da cellule prelevate dallo stesso paziente, così come la ricerca sulle cellule staminali embrionali umane; nel 2005 siamo stati chiamati a votare per il referendum abrogativo di tale legge, ma non è stato raggiunto il quorum. Nel 2009 un decreto legge ha vietato in Italia la conservazione delle cellule staminali provenienti da sangue cordonale e da cordone ombelicale ad uso autologo, mentre è possibile conservarle presso strutture all’estero. Nonostante i passi avanti compiuti di recente nell’ambito della fecondazione medicalmente assistita, c’è ancora molta strada da fare nel campo della manipolazione degli embrioni e quindi anche delle cellule staminali embrionali, ma non solo.

Malgrado ciò, è recente la notizia di un importante traguardo raggiunto da due ricercatori italiani: si tratta di Michele De Luca, docente di Biochimica presso l’Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia e direttore del Centro Medicina Rigenerativa “Stefano Ferrari”, e di Graziella Pellegrini, docente di Biologia applicata presso la stessa università e coordinatrice della terapia cellulare presso il Centro Medicina Rigenerativa “Stefano Ferrari”.

Hanno infatti vinto il prestigioso Premio per l’Innovazione 2018 (Innovation Award 2018)  da parte della International Society for Stem Cell Research (ISSCR), che verrà consegnato a giugno in Australia durante il meeting annuale della società.

Nel corso delle loro ricerche, De Luca e Pellegrini sono infatti riusciti a ricostruire un frammento di cornea umana a partire dalla coltivazione in vitro, cioè in laboratorio, di cellule staminali prelevate dal limbus, una zona dell’occhio responsabile della rigenerazione della cornea. Innestando tale frammento in pazienti che avevano subito un danno oculare, in seguito al quale la cornea aveva perso la capacità di rigenerarsi, è stato possibile ripararla, con risultati duraturi nel tempo. Tale protocollo terapeutico, applicato con successo in diversi casi, è stato quindi approvato nel 2015 come primo farmaco a base di cellule staminali corneali umane autologhe da parte della European Medicines Agency (EMA) e denominato Holoclar®.

De Luca e Pellegrini sono stati anche i primi ricercatori in Europa ad impiegare con successo le cellule staminali per la rigenerazione della cute nella terapia di gravi ustioni. A partire da queste ricerche, sempre nel 2015 hanno potuto impiegare per la prima volta le cellule staminali per curare un bambino affetto da epidermolisi bollosa giunzionale. Questa rara patologia genetica è caratterizzata dalla presenza di bolle e desquamazioni della cute, che la rendono estremamente fragile come le ali di una farfalla (per questo motivo i bambini che ne sono affetti vengono spesso denominati “bambini farfalla”).

Grazie alla coltivazione in vitro di cellule staminali prelevate da una piccola biopsia, cioè da un frammento di pelle di una zona non lesionata, i due ricercatori hanno potuto ricreare in laboratorio un innesto di cute, che è stato successivamente trapiantato sull’area danneggiata, consentendo, a due anni dall’intervento, la rigenerazione dell’epidermide³.

Questi sono solo alcuni dei promettenti risultati ottenuti mediante l’applicazione clinica delle cellule staminali per la rigenerazione tissutale e la terapia di diverse patologie.

È senz’altro ancora necessaria una continua e profonda conoscenza delle cellule staminali, che non possono essere considerate come la panacea di tutti i mali, ma date le loro straordinarie potenzialità e alla luce della passione e dell’impegno di numerosi ricercatori, è auspicabile che in un futuro non troppo lontano malattie per le quali non vi è ad oggi una cura efficace possano essere trattate mediante la loro applicazione.

di Marica M.

Fonti:

1. McCulloch, E.A., Till, J.E. The radiation sensitivity of normal mouse bone marrow cells, determined by quantitative marrow transplantation into irradiated mice. Radiation Research, 13(1):115–125 (1960);
2. Indicazioni cliniche per le quali è consolidato l’uso per il trapianto di cellule staminali ematopoietiche, con comprovata documentazione di efficacia, per le quali è opportuna la raccolta dedicata di sangue cordonale – Gazzetta Ufficiale della Repubblica Italiana – Serie generale – n. 303 del 31/12/2009;
3. Hirsch et al. Regeneration of the entire human epidermis using transgenic stem cells. Nature, Volume 551, pages 327–332 (2017).

Ulteriori indicazioni bibliografiche:

• Maurilio Sampaolesi, Le cellule staminali – Tra scienza, etica e usi terapuetici, 2011 – Società editrice il Mulino;
• “Cornea: dai trapianti alle terapie cellulari”;
• “Ricerca sulle staminali, a due ricercatori Unimore il più prestigioso premio mondiale”;
• “Il bimbo farfalla salvato dal team di Modena con le cellule staminali”.