Stem cells from adipose tissue: pitfalls and promises

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1 III Congresso Nazionale II Assemblea Associativa GIIMA Milano 17 Novembre 2015 Stem cells from adipose tissue: pitfalls and promises Cristina Rabascio

2 anni 60 alcuni studi descrivono come nei tessuti adulti sia possibile isolare cellule staminali In particolare nel midollo osseo sono state isolate cellule con capacità osteogenica in grado di autorigenerarsi. Queste cellule conosciute con il nome di MSC o cellule mesenchimali sono diventate un punto di riferimento per la ricerca sulle cellule staminali adulte. MSC sono uno strumento promettente per ricerca di base e la medicina rigenerativa tuttavia, il loro isolamento da BM è una procedura invasiva e dolorosa che spesso si traduce in un rendimento relativamente basso.

3 UNA FONTE PROMETTENTE DI MSC E RAPPRESENTATA DAL TESSUTO ADIPOSO Il tessuto adiposo rappresenta una ricca e facilmente accessibile risorsa di cellule staminali adulte, le Adipose tissue stem cells (ASCs), che costituiscono una popolazione cellulare pluripotente che può differenziarsi in cellule di vari tessuti, derivati dalla linea mesodermica (cellule del tessuto osseo, adiposo, cartilagineo, cardiaco e muscolare) e non mesodermica (cellule neuron-like, cellule endoteliali, epatociti, cellule pancreatiche) Assicurazione biologica sulla vita: conservare le proprie staminali Il momento ideale per il prelievo di tessuto adiposo, per la conservazione delle proprie cellule staminali, e proprio quando l organismo e sano ed in forma. Ma anche nella terza eta si detiene un alto numero di cellule staminali vitali e dalle molte potenzialita, che possono essere isolate e depositate a titolo preventivo ed utilizzate in qualsiasi momento della vita.

4 Dai dati di bibliografia, le MSCs isolate da midollo osseo e tessuto adiposo non mostrano differenze nella morfologia simil-fibroblastica, immunofenotipo, capacità di isolamento, frequenza di unità formanti colonie e capacità differenziative. Dalla frazione vasculostromale del tessuto adiposo è infatti possibile estrarre cellule staminali, che presentano caratteristiche fenotipiche e plastiche simili alle cellule staminali mesenchimali estratte da midollo osseo.

5 Generalmente, MSCs hanno un tempo di raddoppiamento di popolazione di 2-4 giorni, dipendente dall eta del donatore, dalla localizzazione (grasso omentale o grasso sottocutaneo), dal tipo di procedura chirurgica, dalle condizioni di coltura, dalla densità di semina e dalla composizione del terreno di coltura. MSCs da tessuto adiposo secernono alcuni fattori di crescita come il vascular endothelial growth factor (VEGF),l hepatocyte growth factor (HGF), l FGF 2, ed insulin-like growth factor 1 (IGF-1). Il potenziale differenziativo e l effetto immunoregolatorio delle MSCs suggeriscono un possibile impiego di queste cellule nell ambito del trapianto di midollo osseo e nelle malattie infiammatorie e degenerative, dove il compartimento rigenerativo del tessuto non è in grado di riparare la lesione

6 New promises : le MSCs si candidano ad essere una strategia efficace per la prevenzione della GvHD Data la loro capacità d inibire risposte immuni specifiche verso antigeni minori di istocompatibilità come HY possono prevenire l insorgenza di GvHD se co-trapiantate assieme alle cellule staminali emopoietiche (Lazarus HM,Biol Blood Marrow Transplant 2005; 11: ) di spegnere completamente la GvHD di grado IV refrattaria alla terapia immunosoppressiva (Le Blanc K, The Lancet 2004; 363: ) le MSCs si candidano ad essere una strategia efficace per la prevenzione della GvHD in trapianti MHC-non correlati e per il trattamento di pazienti con forme resistenti di GvHD, altrimenti gravate da una mortalità altissima per complicanze infettive, soprattutto in caso di coinvolgimento intestinale

7 Negli ultimi anni è diventato chiaro che le MSCs posseggono spiccate proprietà immunoregolatorie. Le cellule staminali mesenchimali sono capaci di sopprimere reazioni immuni sia in vitro che in vivo in modo indipendente dal complesso maggiore di istocompatibilità (MHC). (Krampera M, Stem Cells 2005; 24: ) E stato dimostrato un effetto immunosoppressivo delle MSCs attraverso un meccanismo che coinvolge l inibizione paracrina della proliferazione delle cellule T e B. è stato dimostrato in vivo che le MSCs prolungano in modo significativo nel babbuino la sopravvivenza di trapianti cutanei incompatibili dal punto di vista dell MHC (Bartholomew A, ExpHaematol 2002; 30: 42-48) Ad oggi l esatto meccanismo responsabile dell effetto riducono immunoregolatorio nell uomo l incidenza delle di MSCs GvHD rimane quando ancora co-trapiantate da chiarire. assieme alle cellule staminali emopoietiche ; determinano la remissione completa delle manifestazioni cliniche della GvHD di grado IV refrattaria alla terapia immunosoppressiva, pur essendo aploidentiche quando infuse in pazienti pediatrici sottoposti a trapianto di midollo per leucemia (Beyth S, Blood 2005; 105: ) L effetto immunoregolatorio e espresso non solo dalle MSCs, ma anche dalle cellule di derivazione mesenchimale più differenziate quali adipociti ed osteoblasti

8 Rigenerazione ossea Studi in vitro hanno dimostrato la capacità differenziativa in senso osseo delle MSCs, quindi sono stati fatti diversi tentativi di espandere le MSCs al fine di riparare in vivo alcuni difetti tissutali partire dagli anni 90 sono state messe a punto delle strategie di ingegneria tessutale basate sull utilizzo di MSCs per indurre la differenziazione locale in cartilagine di precursori mesenchimali (Caplan AL, Clin Orthop 1997; 342: ) Rigenerazione tendinea, muscolare È stata studiata anche la possibilita d indurre la differenziazione delle MSCs in tessuti connettivi diversi dall osso e dalla cartilagine, come tendini e legamenti, nell ottica della terapia cellulare rigenerativa. Sono stati condotti diversi studi nell animale e trials clinici nell uomo per valutare l efficienza in termini di riparazione tendinea dell inoculo locale di MSCs (Awad HA, Tissue Eng 1999; 5: ) Le MSCs, inoltre, possono differenziare in cellule muscolari striate scheletriche, cardiache (Orlic D, Nature 2001; 410: )

9 ??? TRENDS in Endocrinology & Metabolism

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12 Perils and pitfalls Anche se il potenziale multilineare di ASCs/MSCs e la loro capacità di modulare la biologia del tessuto ospite possa essere una immensa promessa terapeutica, un altro queste possibile cellule pericolo possono legato rappresentare all utilizzo un : arma a doppio taglio. la La loro capacità somministrazione di facilitare puo provocare la tumorigenesi la formazione di (Yu, tipi J.M. di et cellule al. Stem indesiderabili Cells Dev. nei 2008: tessuti 17, ) trattati (soprattutto osteogenico e condrogenico) calcificazioni dopo il trapianto di cellule non selezionate in un miocardio infartuato L azione immunosoppressiva per graft-versus-host ha anche implicato un (Yoon, Y.S. aumento et al.circulation del rischio 2004:109, di recidiva ) suggerendo che immunosoppressione ASCs/MSCs -mediata potrebbe porre gravi problemi. (Ning, H. et al. Leukemia 2008: 22, )

13 Numerosi studi recenti dimostrano che cotrapiantando ASCs con linee cellulari tumorali si favorisce la tumorigenesi nel topo ASCs possono migliorare invasività del tumore al seno (Pinilla, S. et al. Cancer Lett : 284, 80 85) Il posizionamento di tessuto rigenerante nel sito di resezione del tumore solleva questioni riguardanti la possibilità di promuovere la recidiva del tumore. In letteratura viene sottolineata l efficacia della tecnica del lipofilling per la ricostruzione mammaria, ma gli studi sperimentali sollevano questioni importanti riguardo il potenziale effetto dannoso degli adipociti sulla stimolazione della crescita del cancro e di un eventuale recidiva. Rapporto tra tumori e grasso un patto che sembra sottendere anche alla formazione delle metastasi

14 La cocoltura cellule adipose e cellule tumorali in vitro favorisce la migrazione e invasione del tumore. Invasione e crescita tumorale sarebbero favorite da diversi fattori solubili secreti dalle cellule mesenchimali di derivazione adiposa. Inibendo questi fattori solubili si riduce in maniera significativa la crescita del tumore in vivo

15 Promises Pitfalls

16 Grazie per l attenzione