Staminali nei ventricoli cerebrali: test sperimentale per una tecnica di terapia genica

(Ospedale San Raffaele) – In molte malattie neurodegenerative le cellule del sistema immunitario che hanno il compito di difendere il sistema nervoso centrale – dette microglia – giocano un ruolo fondamentale. Uno studio pubblicato su Science Advances dimostra per la prima volta, seppure in via sperimentale, l’efficacia di una tecnica di trapianto e terapia genica che si basa sul trapianto di cellule staminali del sangue direttamente nei ventricoli cerebrali per poter dare origine a una progenie cellulare simile alla microglia, capace di svolgere un’azione terapeutica in tempi rapidi. La ricerca è stata svolta presso l’Istituto San Raffaele Telethon per la Terapia Genica (SR-Tiget) dell’Ospedale San Raffaele e il Boston Children’s Hospital/Dana Farber Cancer Institute di Harvard, ed è stata coordinata da Alessandra Biffi, che supervisiona un’unità di ricerca presso SR-Tiget ed è direttrice del Gene therapy program del Boston Children’s/Dana Farber Cancer Institute di Harvard. La tecnica, testata per ora in un modello sperimentale di malattia metabolica, potrebbe avere applicazioni terapeutiche anche per patologie neurodegenerative in cui la microglia svolge un ruolo fondamentale. Lo studio è stato supportato tra gli altri da un finanziamento della comunità europea del programma ERC, di cui la professoressa Biffi è titolare.

L’idea alla base della ricerca nasce dall’interesse storico del gruppo di Alessandra Biffi per la lotta contro le malattie da accumulo lisosomiale (LSDs). Le cosiddette LSDs sono un insieme eterogeneo di malattie metaboliche ereditarie in cui, a causa di una mutazione genetica, le cellule non producono alcuni enzimi necessari al loro metabolismo. Nei pazienti affetti da queste malattie si manifestano danni a carico di diversi organi e tessuti, tra cui il sistema nervoso centrale, con conseguenze neurologiche importanti.

Le prime terapie – che in molti casi sono ancora le uniche disponibili – prevedono la somministrazione dell’enzima mancante nel sangue dei pazienti. Si tratta però di approcci inefficaci nei casi in cui vi sia una manifestazione nervosa: a causa della barriera emato-encefalica l’enzima non riesce a raggiungere il cervello, dove la neurodegenerazione prosegue indisturbata. Per risolvere il problema alcuni anni fa Alessandra Biffi, lavorando con Luigi Naldini, direttore dell’SR-Tiget, si era rivolta alla terapia cellulare egenica. In uno studio clinico tuttora in corso all’SR-Tiget per il trattamento della leucodistrofia metacromatica (una LSD neurodegenerativa), le cellule staminali del sangue vengono prelevate dal midollo del paziente, corrette geneticamente per produrre di nuovo l’enzima e infuse nuovamente nel sangue. Essendo in grado di superare la barriera emato-encefalica, le staminali raggiungono il cervello, dove riescono a svolgere un’importante azione terapeutica.

L’elemento temporale è però fondamentale. Le terapie geniche somministrate nel sangue sono efficaci solo se giocano d’anticipo: le cellule necessitano di tempo per raggiungere il cervello e attecchire. Ecco perché i pazienti che oggi possono essere trattati con la terapia genica sono solo quelli ancora asintomatici.

La tecnica messa a punto in via sperimentale dal gruppo di Alessandra Biffi e presentata oggi sulle pagine di Science Advances potrebbe cambiare le cose. “Trapiantare le cellule nei ventricoli cerebrali accelera il processo di attecchimento e potrebbe diventare un’opzione terapeutica valida anche per chi mostra già i primi sintomi”, spiega Alessandra Biffi. Ma i risultati dello studio non si fermano qui. “I nostri dati dimostrano anche, per la prima volta, che le staminali del sangue trapiantate sono in grado di differenziarsi in cellule del tutto simili alla microglia e che rimangono in modo esclusivo nel sistema nervoso centrale.”  Ciò significa che questo tipo di trapianto permette di generare in modo rapido una popolazione di cellule geneticamente corrette esclusivamente nel tessuto nervoso malato. Una tecnica che produce veri e propri avamposti terapeutici in grado di somministrare le sostanze necessarie a proteggere e rigenerare le cellule nervose, con applicazioni potenziali in molte malattie neurodegenerative.

Questo studio è stato svolto presso i laboratori dell’Istituto San Raffaele Telethon per la Terapia Genica e del programma di terapia genica del Boston Children’s Hospital/Dana Farber Cancer Institute di Harvard ed è stato finanziato dalla Comunità Europea, dal Ministero della Salute italiano, dalla Fondazione Telethon e dal Boston Children’s Hospital.

Riferimenti: Intracerebroventricular delivery of hematopoietic progenitors results in rapid and robust
engraftment of microglia-like cells; Alessia Capotondo, Rita Milazzo, Jose M. Garcia-Manteiga, Eleonora Cavalca, Annita Montepeloso, Brian S. Garrison, Marco Peviani, Derrick J. Rossi, Alessandra Biffi, Science Advances