Sono un ricercatore, impegnato da più di dieci anni in progetti di immunologia dei tumori e terapia genica. Nel momento in cui credo di avere raggiunto un risultato di rilievo, il mio primo pensiero è di sottoporlo al vaglio della comunità scientifica (la cosiddetta “revisione tra pari”, in inglese “peer-review”) per vedere se la mia indagine sperimentale e le mie conclusioni stanno in piedi. Se la mia ricerca supera questo controllo, viene resa pubblica.

Davide Vannoni non ha, until today, mostrato alla comunità scientifica risultati sperimentali su Stamina, per cui sono rimasto piacevolmente sorpreso dalla recente pubblicazione sulla sua pagina Facebook di alcune diapositive che costituiscono la prima –seppur parziale- condivisione di dati scientifici relativi a Stamina.
Ho ritenuto opportuno e rilevante commentare questi dati, as far as possible, da un punto di vista divulgativo ma scientifico, e auspico che numerosi altri colleghi facciano lo stesso al fine di surrogare quella “revisione tra pari” fino ad oggi evitata.

PRIMA DIAPOSITIVA – VITALITÀ DELLE CELLULE SCONGELATE
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Obiettivi dell’esperimento: valutare la vitalità e il numero delle cellule che poi verosimilmente saranno infuse a un ammalato.
Come è stato condotto: the cell, presumibilmente ottenute tramite metodica Stamina e congelate, sono state scongelate e colorate con 7AAD, un colorante che marca il DNA delle cellule morte.
L’esperimento è stato quindi analizzato tramite citofluorimetria a flusso. Il grafico in alto a sinistra riporta la dimensione delle cellule (parametro FSC, asse X) in relation to their granularity (Parameter SSC, Y-asse). Each dot is a cell. A population of very small and poorly granular cellular debris is immediately noticeable, which are "leftovers" of dead cells (in technical language “debris”). These were surrounded by an electronic "gate". (the line called “debris”) and eliminated from the next chart at the top right. The lower right graph represents cell size (asse X) in relation to their staining with 7AAD (Y-asse). Dead cells are defined as small, 7AAD-positive cells (gate "% cell death by itself NOT debris"), and the percentage is calculated with respect to the entire cell population.
What does it tell us: Excluding debris (inert), in questa preparazione c’è il 12,9% di cellule morte e l’87,1% di cellule vive e quindi potenzialmente attive.
Cosa non ci dice: L’esperimento non ci dice quante cellule in totale ci sono nel campione analizzato, né sul parametro cruciale di quante cellule vive siano state somministrate al paziente.

SECONDA DIAPOSITIVA: IMMUNOFENOTIPO DELLE CELLULE
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Obiettivi dell’esperimento: L’esperimento si propone di descrivere l’aspetto (“immunofenotipo”) delle cellule tramite la misurazione dell’espressione di alcune molecole caratteristiche (“marcatori”) delle cellule staminali mesenchimali.
Come è stato condotto: Si tratta ancora di un esperimento di citofluorimetria. Le cellule sono state colorate con anticorpi che riconoscono specificamente ciascuna molecola da misurare. Each antibody is bound to a fluorescent dye. The machine measures the intensity of fluorescence on each cell, which is greater the more the molecule is expressed.
The analysis must be performed on live cells only, which have plausibly been defined only as "large" cells (charts above, asse X, FSC high). It should be noted that the 7AAD analysis could not have been performed as it would interfere with some subsequent analyses, and it is not reported whether it has been replaced with equivalent methods.
The ten histograms below can only be read by looking at the X axis. The greater the signal on the X axis, the greater the expression of the molecule noted below the graph. L’istogramma in basso a sinistra riporta un’etichetta sbagliata (CD29 invece di CD166).
Seppure su ogni istogramma sia stato indicato il confine tra un campione negativo e uno positivo (attraverso i gate indicati dalla lettera “P” e un numero), esso può essere stato disegnato in modo assolutamente arbitrario dall’esecutore dell’esperimento. Per questa ragione, il segnale di fluorescenza deve essere sempre confrontato con un adeguato controllo negativo, che in questo caso non è né descritto né mostrato.
What does it tell us: Qualora la distinzione tra campione positivo e negativo fosse stata operata correttamente, l’esperimento indicherebbe che, per questo paziente, le cellule prodotte con metodo Stamina hanno un aspetto che per alcuni tratti coincide con quello delle cellule staminali mesenchimali.
Cosa non ci dice: L’esperimento si concentra sull’aspetto delle cellule di un solo paziente, che potrebbe non rappresentare ciò che viene ottenuto “di routine” con il metodo Stamina. In fact, la diapositiva numero 4 (vedi oltre) riporta che quasi tutti questi marcatori sono espressi solo debolmente in un paziente evidentemente diverso.
Furthermore, l’esperimento non ci dice se le cellule staminali mesenchimali funzionano correttamente. In particular, non viene mostrato il dato cruciale e controverso che suggerirebbe che le cellule sono in grado di diventare neuroni.

TERZA DIAPOSITIVA – ESCLUSIONE DELLA TRASFORMAZIONE IN CANCRO
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Obiettivi dell’esperimento: L’esperimento si propone di escludere la trasformazione tumorale delle cellule trattate con metodo Stamina tramite la misurazione dell’attività dell’enzima telomerasi. Un’elevata attività telomerasica è infatti caratteristica delle cellule cancerose.
Come è stato condotto: Il grafico mostra l’attività telomerasica delle cellule derivate da 10 pazienti e confrontate in percentuale con una linea cellulare tumorale (K562, prima barra). Esistono diverse metodiche per determinare l’attività della telomerasi (vedi Zhou e Xing, Chem Soc Rev 2012), ma quella utilizzata per produrre questi dati non è indicata.
What does it tell us: Per l’interpretazione dell’esperimento, è cruciale sapere se l’attività telomerasica è stata misurata sull’intera popolazione cellulare o sulle singole cellule. From the construction of the graph it could be deduced that the measurement was performed on the entire cell population. In this case, it is concluded that the cells treated with the Stamina method have ON AVERAGE a low telomerase activity, in comparison with the K562 tumor line.
Cosa non ci dice: In the absence of a test conducted on a representative sample of single cells, it cannot be excluded that a small fraction of the cells have high telomerase activity, and therefore tumor properties. Other in vitro tests should also be added (evaluate the karyotype, or common chromosomal translocations) to rule out that the cells have taken on other characteristics of cancer cells. It would be even more predictive to inoculate the cells in vivo to follow the possible onset of tumors over time. Such experiments are particularly important because it has been described that mesenchymal stem cells grown in vitro can give rise to tumours (Charbord, Human Gene Therapy 2010).

SLIDE FOUR: STERILITY ANALYSIS
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Obiettivi dell’esperimento: The sterility tests are aimed at excluding that the cells treated with the Stamina method are contaminated by foreign biological agents that could cause pathologies in the patient.
Come è stato condotto: The presence of bacteria and fungi is certified by cultivating a small sample of the tissue to be tested in vitro in conditions that favor the development of fungi and bacteria. If no growth of microorganisms is observed, si esclude la contaminazione.
Si nota che la diapositiva è mal costruita: la parte sinistra e quella destra si riferiscono a pazienti diversi. Inoltre la parte destra sembra riferirsi a un test generale su campione di midollo osseo più che a cellule staminali mesenchimali prodotte con metodo Stamina.
What does it tell us: Questi test escludono la presenza di contaminazione da funghi o batteri.
Cosa non ci dice: Il risultato è parziale. Per somministrare un prodotto sicuro a un paziente è assolutamente necessario escludere contaminazioni da molti altri agenti patogeni come batteri intracellulari (micoplasma) e virus (HIV, epatite C).

CONCLUSIONI:
La diapositiva uno dimostra una buona vitalità delle cellule infuse.
I risultati dell’immunofenotipo sono incoerenti: la diapositiva due presenta un caso in cui la maggioranza dei marcatori caratteristici delle cellule mesenchimali sono molto espressi, la diapositiva quattro presenta un altro caso, dove tali marcatori sono scarsamente espressi.
Il saggio di attività telomerasica non è sufficiente, di per sé, a escludere la trasformazione tumorale di parte delle cellule mesenchimali.
Le indagini di sterilità sono presentate in modo incompleto.
I dati disponibili sono quindi frammentari, e vengono taciuti particolari essenziali quali il numero di cellule infuse per ogni paziente, I know (ed in quale percentuale) queste cellule sono in grado di diventare neuroni, ed una valutazione clinica precisa dei pazienti. Tali dati sono a tutt’oggi indisponibili.

[Francesco Marangoni]

Francesco Marangoni è Ricercatore al Massachusetts General Hospital e alla Harvard Medical School di Boston. In 12 anni di attività scientifica ha ricevuto 13 riconoscimenti e pubblicato 14 articoli in riviste peer-reviewed tra cui The Journal of Experimental Medicine, Immunity e Nature. È revisore per il Ministero della Sanità (Bando Ricerca Finalizzata 2011-2012) ed ha collaborato alla revisione scientifica di numerosi articoli su riviste ad alto impact factor tra cui Nature e Science.

GLOSSARIO

7AAD: un colorante fluorescente del DNA che può entrare solo nelle cellule morte. È comunemente usato per escludere le cellule morte dall’analisi citofluorimetrica.
Campione negativo: Un campione sperimentale che non esprime una determinata caratteristica.
Campione positivo: An experimental sample that expresses a certain characteristic.
Karyotype: It is the morphological characterization of the chromosomes of a cell. In man, the normal karyotype consists of 22 pairs of chromosomes e 2 sex chromosomes, each of which is characterized by a specific shape and size. In the presence of severe genetic lesions, the karyotype appears altered.
CD: It is an acronym used in the nomenclature of molecules. The specific molecule is indicated by the prefix CD, a progressive number, and a letter (optional, present only if there is ambiguity). Example: there are several molecules called CD1, one of which is CD1a.
Mesenchymal stem cells: they are incompletely specialized cells, capable of becoming bone cells, cartilaginee, e adipose. La loro capacità di diventare cellule neuronali è controversa.
Citofluorimetria a flusso: È una tecnica in grado di misurare la grandezza e la fluorescenza di ogni singola cellula. È una tecnica veloce, che permette la misurazione di 2000 – 20000 cellule per secondo. È particolarmente utile per misurare la quantità di una molecola in una cellula: per fare questo si utilizzano anticorpi specifici che legano quella particolare molecola, e sono anche coniugati con un colorante fluorescente. In this case, la misura dell’intensità di fluorescenza di una cellula è proporzionale all’espressione della molecola.
Controllo negativo: È un campione che, nonostante sia sottoposto al medesimo trattamento di tutti gli altri campioni sperimentali, dà risultato nullo. It is indispensable for measuring the inherent "noise floor" of any measurement.
Debris: They are fragments of dead cells, probably inert.
FSC: In citofluorimetria, stands for “Forward scatter”, and is a measure of cell size.
Electronic gate: In citofluorimetria, it is a one- or two-dimensional outline that selects a population of cells for subsequent analysis. It is also useful for measuring the percentage of cells contained in the gate.
Immunophenotype: It is the appearance of cells defined by flow cytometry experiments.
Cell line: It is a cell population that can expand indefinitely by in vitro culture. In most cases, these are cancer cells.
Marker: In general, è una molecola espressa in modo caratteristico da una cellula. Specificamente in citofluorimetria, sono le molecole misurate tramite anticorpi specifici coniugati a molecole fluorescenti.
Revisione tra pari: (in inglese “peer-review”) Il processo secondo cui un’indagine scientifica viene approfonditamente rianalizzata da altri ricercatori anonimi, che ne giudicano la qualità e propongono miglioramenti. È il passo obbligato prima di ogni pubblicazione scientifica e ogni richiesta di finanziamento.
SSC: In citofluorimetria, è l’acronimo di “Side scatter”, e costituisce una misura di quanti granuli sono contenuti in una cellula.
Telomerasi: È un enzima che mantiene elevata la lunghezza dei telomeri, elementi del cromosoma che progressivamente si accorciano durante l’invecchiamento delle cellule. Una eccessiva attività della telomerasi è sufficiente per lo sviluppo del tumore.
Traslocazione cromosomica: È una lesione genetica caratterizzata dal distacco di un pezzo di cromosoma, e dalla sua successiva fusione a un altro cromosoma. I geni ibridi che si creano talvolta scompaginano la normale crescita cellulare originando tumori. Sono lesioni comuni nel cancro.