Cellule staminali - Società Italiana di Farmacologia

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Cellule staminali - Società Italiana di Farmacologia
Periodico della Società Italiana di Farmacologia - fondata nel 1939 - ANNO VIII n. 31 – Settembre 2012
Riconosciuto con D.M. del MURST del 02/01/1996 - Iscritta Prefettura di Milano n. 467 pag. 722 vol. 2°
ISSN 2039-9561
Cellule staminali:
il lungo e tortuoso percorso verso
l’applicazione terapeutica.
Il punto di vista del farmacologo
Paolo Preziosi
Professore Emerito di Farmacologia, Università Cattolica del Sacro Cuore di Roma
La individuazione, circa 13 anni
or sono, delle cellule staminali embrionali (embrionic human stem
cells, hESCs) (1) ha comportato,
sulla spinta di un potente circuito
mediatico-giornalistico, un inaudito fiorire di speranze per la cura di
numerose gravi patologie, in particolare malattie del sistema nervoso centrale degenerative (SLA,
malattia di Alzheimer, morbo di
Parkinson) o immunoinfiammatorie (sclerosi a placche), patologie
cardiovascolari (infarto del miocardio), oculari e gravi malattie metaboliche (diabete).
La Food and Drug Administration (FDA) ha considerato i prodotti
compresi nella cosiddetta medicina
rigenerativa (ad es. le cellule staminali) alla stregua di farmaci secondo il Federal Food and Cosmetic
Act del 1938 con successivi emendamenti, e prodotti biologici sotto il
Public Health Service Act (2).
In questa presentazione, dopo
alcune informazioni di carattere
generale, verranno prese in esame,
alla stessa guisa di un farmaco, tutte le sperimentazioni cliniche attendibili finora compiute o in corso
sulle cellule staminali autorizzate
da Autorità regolatorie. Si riferirà
anche di impieghi terapeutici non
autorizzati, di pericoli dell’utilizzo
di cellule staminali in situazioni
non proprie e di aspetti regolatori.
1. Le informazioni generali
Le cellule staminali attualmente
disponibili rientrano nelle seguenti
tipologie:
a) cellule staminali embrionali
b) cellule staminali amniotiche,
fetali, da cordone ombelicale,
placenta
c) cellule staminali autologhe
d) cellule staminali cosiddette riprogrammate
a) Cellule staminali embrionali
Le cellule staminali embrionali
derivano dalla massa delle cellule
interne di blastocisti di embrioni
soprannumerari (“spare”), originariamente creati a scopo di fecondazione assistita, al 4°-6° giorno
di sviluppo (3-6). Differiscono da
quelle dei tessuti adulti per totipotenza (capacità cioè di produrre in
vitro ed in vivo tutti i diversi tipi di
cellule dell’organismo e quindi dar
luogo a progenie specializzate funzionali), proprietà clonogeniche e
facilità a rinnovarsi (self renewing),
crescere ed espandersi in coltura (1,
3, 6). Prova della totipotenza è il fatto che, iniettate sottocute, determinano teratomi costituiti da cellule
dei tre foglietti embrionali, ectoderma, endoderma e mesoderma.
La possibile formazione di teratomi
è una delle potenziali azioni sfavorevoli delle hESCs nell’uso clinico.
Poco noto è che l’utilizzo di hESCs
comporta il contemporaneo impiego di terapie immunosoppressive.
Per l’utilizzo di cellule staminali embrionali, causa di continui e
talora insuperabili problemi etici,
sono state recentemente elaborate
negli USA apposite linee guida (7,
Quaderni della SIF (2012) vol. 31- 41
8).
b) Cellule staminali amniotiche,
fetali, da cordone ombelicale,
placenta
Di queste cellule non sono state
accertate in maniera definitiva le
caratteristiche (in specie, per quelle
fetali, da aborti spontanei, e quelle
da cordone, la totipotenza). Tentativi terapeutici sono stati effettuati
con cellule amniotiche (9). Le cellule del cordone ombelicale che
hanno apprezzabili caratteristiche
sono in numero relativamente limitato e pertanto necessitano di
espansione in vitro per poter fornire un numero di cellule sufficienti
per impieghi autologhi o allogenici.
In Italia è dichiarato che mancano
ancora 48.000 unità di sangue cordonale (10). È segnalato, in Gran
Bretagna, un vero commercio di
cordoni ombelicali, pagati fino a
15.000-30.000 euro e con clampaggio precocemente eseguito (11).
Cellule staminali di vario tipo possono essere ottenute da placente
(12). Viene prospettato interesse
nei riguardi di cellule da cordone
riprogrammate di cui si dirà nel paragr. 1 d).
c) Cellule staminali autologhe
Li e Cles (13) distinguono nei tessuti adulti cellule quiescenti (fuori
del ciclo cellulare ed in uno stato
metabolico più basso) e cellule attive nel ciclo cellulare e in rapida
proliferazione: follicolo pilifero, intestino, midollo emopoietico.
Sono ottenibili da: midollo emopoietico, anche con raccolta periferica opportunamente stimolata
(peripheral blood staminal cells,
PBSC), utilizzate per la riparazione del midollo emopoietico dopo
chemioablazione per emopatie; più
recentemente, da ovaie (14), latte
materno (15), polpa dentaria (16),
ghiandole sudoripare e dotti (17)
ed epitelio pigmentato della retina
(18). Non si sa quale possibile sviluppo potranno avere cellule staminali ottenute dal polmone (19). Vi
sono molte discussioni su cellule
staminali ovariche che potrebbero
42 - Quaderni della SIF (2012) vol. 31
anche essere trasformate in ovociti (14) (si veda in d). Essendo state
prospettate come principali aree
di impiego delle cellule staminali
autologhe, midollo emopoietico e
cute a parte, il cuore ed il sistema
nervoso centrale (SNC) se ne viene
a dire in prosieguo, quale premessa
alla trattazione delle sperimentazioni cliniche con esse nei successivi paragrafi.
Cuore. Qualche anno appena
dopo la scoperta delle cellule staminali embrionali sono iniziate ricerche per la possibilità di impiego di
cellule staminali autologhe (ASC)
in indagini riparative condotte a livello miocardico. Cellule staminali
da midollo emopoietico, sangue, e
più di recente muscolo scheletrico
(mioblasti) o tessuto adiposo (cellule mesenchimali) sono state largamente sperimentate in animali,
specie roditori, infartuati, sulla base
che cellule progenitrici non cardiache di origine mesodermica avessero sufficiente plasticità di sviluppo
per differenziarsi in cellule cardiache se inserite in una area appropriata. L’impiego di tali cellule ha
determinato miglioramento della
funzione cardiaca in qualche caso,
ma non generazione di nuovo muscolo cardiaco. È stato evidenziato
comunque un ruolo chiave dei cardiomiociti nell’ingegnerizzazione
miocardica con cellule staminali
(20). Cellule esprimenti proteine
c-kit, Sca wt-1 (riespressione di
Wilms tumor 1 gene) fluorescenti e Txb18 possono essere considerate una popolazione cellulare
staminale o progenitrice derivante
(wt-1 e Txb18) dall’epicardio che
ha la potenzialità di contribuire alla
formazione di cardiomiociti differenziati terminali dopo infarto del
miocardio nel topo (21). Un peptide, la timosina β4, può ripristinare
il potenziale muscolare delle cellule
progenitrici derivate dall’epicardio
con lesione (22, 23), e più recentemente sono state trovate attive altre
piccole molecole (24). Sono state
anche utilizzate cellule ottenute dal
cuore umano ottenute con biopsie
miocardiche e che hanno la carat-
teristica di aggregarsi in un insieme
di cellule sferoidi (cardiosfere) (25).
In realtà, gli indirizzi per una medicina riparativa per il cuore sono
ancora poco chiari, in quanto, data
la presenza di differenziati tessuti
cardiaci (muscolare e di conduzione) sarebbe necessario utilizzare più tipi di cellule staminali per
proprietà elettriche e di funzione
muscolare. Ulteriori particolari verranno forniti nel paragrafo dedicato
alle sperimentazioni per patologie
cardiache autorizzate con l’utilizzo
di cellule autologhe di derivazione miocardica. Rimangono inoltre
tuttora dubbi circa l’inserimento
anche di miocardiociti nella massa
cardiaca residente (21, 26) e se essi
possano piuttosto agire attraverso
meccanismi paracrini (27).
Sistema nervoso centrale (SNC).
Specifici elementi cellulari presenti in alcune aree del SNC hanno
caratteristiche di cellule staminali
espandibili (eNSC). Si tenga presente a riguardo che per neurogenesi si intende la generazione di
un neurone da una cellula che si
divide. Questa cellula può essere
un precursore limitato (una cellula
che può dividersi solo poche volte
e dar luogo soltanto a neuroni) o
una cellula staminale (una cellula
che può dividersi molte volte capace di generare tutti i principali tipi
cellulari dell’organo in cui si trova,
nel caso del SNC neuroni, astrociti
e oligodendrociti). In effetti, la scoperta della neurogenesi negli adulti
ha scatenato la ricerca e la scoperta
di cellule staminali nervose (NSC),
dapprima nel SNC in sviluppo e poi
nell’adulto (28).
La neurogenesi nel cervello adulto si può facilmente rilevare in due
aree del cervello dei mammiferi: la
zona sub ventricolare (SVZ), che
riveste i ventricoli laterali del cervello, dispone di cellule nervose
staminali e di cellule nervose progenitrici e la zona sub granulare
(SGZ) del giro dentato (che è parte
dell’ippocampo). La SVZ contribuisce alla risposta delle cellule in conseguenza di lesioni. È stato trovato
che la SVZ dispone di cellule nervo-
se staminali (neural stem cells) e di
cellule nervose progenitrici (neural
progenitor cells), il bilancio tra le
due essendo vitale per lo sviluppo
normale del cervello. Si sa che la
via del segnale Notch regola l’autorinnovo delle cellule nervose staminali, mentre la via del segnale che
fa capo al recettore dell’epidermal
growth factor (EGF) è legata alle
cellule nervose progenitrici. Aguirre et al. (29) hanno trovato che queste vie interagiscono per mantenere
un equilibrio fra le popolazioni di
cellule nervose staminali e cellule
nervose progenitrici attraverso una
regolazione EGF mediata dal segnale Notch. Controversa è la presenza
di cellule staminali nella neocortex
adulta, la regione responsabile del
linguaggio e del pensiero, con reperti parzialmente positivi di Ohira
K et al. (30). Verrebbero generati
interneuroni, capaci di modulare e
sincronizzare l’attività di neuroni
principali che poi si disperdono in
tutta la neocortex. Questo processo
è raro in circostanze normali, ma
fortemente aumentato dall’ischemia (31).
Sfortunatamente un incremento
della neurogenesi da lesioni è di
difficile documentazione sperimentale.
Sforzi passati e presenti di trapiantare eNSC o giovani neuroni in
pazienti con malattie neurodegenerative hanno rappresentato solo
deluse speranze, ma, più che ripristinare circuiti neuronali perduti
(quali i neuroni di norma estendono fra localizzazioni molto precise
a distanza di diversi centimetri) è
stato rilevato che le cellule sembrano incorporarsi localmente nel tessuto, fornendo neurotrasmettitori
ai neuroni rimanenti non ancora
distrutti dalla malattia. Le cellule
trapiantate peraltro possono essere
meno capaci di incorporarsi in circuiti neuronali distinti ed anche in
questo caso operare con effetti paracrini.
In modelli animali di malattie
neurodegenerative, l’aumento di
eNSC può avere conseguenze benefiche in roditori ed in scimmie (32,
33, 34).
Le cellule staminali autologhe
possono essere espanse in coltura
e questa loro caratteristica è l’elemento portante del possibile loro
più largo impiego, per il quale
non è da prevedere un trattamento immunosoppressivo. Si ricorda
a tal proposito che un composto,
SteinRegenin (SR1) è stato del tutto recentemente trovato capace di
stimolare l’espansione di cellule
CD34 con aumento di 12-17 volte
del numero di SC che servono per
innestare il topo immunodeficiente; il meccanismo di tale fenomeno sarebbe relativo al blocco della
attività del recettore arilcarbonioso
(AhR) (35, 36). L’inibizione di AhR
potrebbe portare all’espansione di
altre cellule staminali dell’adulto
(ad es. cute, intestino, SNC) e possibilmente essere di rilevante importanza clinica, ad es, nei trapianti di
cellule ematopoietiche. Nicchie di
cellule staminali midollari con funzione di riduzione della immunodeficienza legata all’età potrebbero essere stimolate con l’insulin growth
factor-1 (37). In tale contesto, sembra opportuno proseguire gli sforzi
capaci di aumentare il numero di
eNSC quale importante contributo
al progresso della medicina rigenerativa, tenuto conto della conservazione tra le specie delle cellule di
cui si è detto.
d) Cellule staminali
riprogrammate (iPS)
Sono state ottenute, e rappresentano oggi un importante settore di
ricerca, cellule staminali cosiddette
riprogrammate (iPS) (38, 39). L’induzione di pluripotenza delle quali
viene ottenuta attraverso la sovra
espressione in cellule adulte o embrionali tardive (40) di alcuni geni
mediante fattori di trascrizione (si
veda in prosieguo).
Cellule staminali embrionali di
topo che al 7,5 giorni perdono la
totipotenza possono essere riprogrammate mediante l’esposizione
al segnale LIF/STAT3 con modifiche associate del trascrittoma (RNA
totale in una cellula), perdita della
memoria fenotipica e della memoria trovata nelle cellule epiblastiche
(40).
Possono essere ottenuti: da fibroblasti epatociti funzionalmente maturi (41, 42), cardiomiociti (43-49),
neuroni (50-52), cheratinociti (5355), anche trasformabili in neuroni
(56), condrociti (ed una sostanza
di recente isolamento, la cartogenina, facilita tale formazione (57)),
cellule ossee (58, 59); da adipociti
miociti (60); da cellule venose coronariche cellule arteriose (61); dalle
cellule ematiche, cellule staminali
pluripotenti (62-64).
In particolare, tali cellule ematiche possono essere riprogrammate per l’introduzione dei fattori
di trascrizione OCT3/4 [anche conosciuto come Pou 58f(1)], Sox 2,
Klf4 e c-Myc (altrimenti noto come
OSKM). Cellule del cordone ombelicale possono essere trasformate
in cardiomiociti mediante i fattori
OCT 4, Sox2, NANOG e LIN 28 (65).
Peraltro, reingegnerizzate mediante due soli fattori, OCT 4 e Sox2,
potrebbero non acquisire tante mutazioni (66), con i vantaggi ricordati
in prosieguo.
Lo studio della formazione di
tutte le strutture oculari sembra
sia possibile con iPS, derivanti da
persone con specifici mutanti genotipici associati a malattie quali
degenerazione maculare, retinite
pigmentosa e glaucoma (67).
La possibilità di ottenere elementi germinali maschili e femminili
mediante manipolazioni cellulari
senza geni addizionali ha suscitato
preoccupazioni (68).
L’ottenimento di iPS da pazienti
con specifiche patologie consente
di studiare meccanismi molecolari di queste malattie (schizofrenia,
atrofia muscolare spinale) (69).
Cellule staminali pluripotenti da
fibroblasti cutanei di un bambino
con atrofia muscolare progressiva
espanse in coltura, mantennero genotipo e generarono motoneuroni
con deficienze come quelle presentate dal bambino (69). iPS generate
da pazienti con la sclerosi laterale
miotrofica (SLA) possono essere
Quaderni della SIF (2012) vol. 31- 43
differenziate in motoneuroni (70).
Caratteristiche differenziative tra
hESCs e iPS e migliori metodi per
ottenerle sono riportati da Zwaka
TP (39).
Malgrado l’auspicato rilevante
interesse terapeutico delle iPS, e le
possibilità di loro impiego all’infuori di fattori etici, si stanno sempre
più levando voci circa la mancata
perfetta corrispondenza tra queste
cellule e quelle staminali embrionali (39, 71, 72), tra cui anche la capacità di relazionarsi in prosieguo
con strutture dell’organismo cui
vengano destinate (39).
Inoltre vengono prospettati aspetti di antigenicità (39), possibile formazione di teratomi e non minori
preoccupazioni per cancerogenicità
(4, 55, 73). Orbene, Sox 2 è un cancer driving (74), kfl4 e c-Myc sono
anche implicati nella crescita neoplastica.
Le cellule del cordone ombelicale possono come detto essere
re-ingegnerizzate in iPS mediante
OCT 4 e Sox2 acquisendo un minor
numero di mutazioni e quindi tali
iPS potrebbero essere meno prone
a trasformarsi in cellule cancerose e
pertanto più adatte all’uso terapeutico (66).
2. Impiego delle cellule staminali in medicina riparativa.
Principi generali
La cosiddetta medicina rigenerativa ha rappresentato il grande sogno dopo la scoperta delle cellule
staminali. Finora, ci si è soprattutto
interessati alla terapia con sostituzione cellulare per malattie neurodegenerative. L’approccio generale
è stato innestare determinati tipi di
cellule nelle aree interessate perché
potessero essere incorporate nel
tessuto e sostituire gli elementi cellulari perduti. Gli innesti possono
essere rappresentati sia da hESCs
o progenie più dedicate di cellule
staminali derivanti dalla differenziazione diretta di cellule staminali nervose (eNSC). In particolare,
sono stati usati, per il trapianto in
pazienti con morbo di Parkinson,
44 - Quaderni della SIF (2012) vol. 31
già prima della scoperta delle cellule staminali, precursori di neuroni
dopaminergici fetali umani, anche
con risultati non negativi, sebbene
siano oggetto di dibattito i miglioramenti ottenuti rispetto al placebo
e gli effetti collaterali comprese le
discinesie. L’impiego di cellule staminali derivate da midollo osseo,
sangue del cordone in trapianti autologhi ed eterologhi è altro problema.
Diversi parametri riguardano
l’approccio specifico, come la fattibilità, della terapia di sostituzione
basata sulle cellule staminali nelle
lesioni midollari ed in altre patologie del SNC:
2.1. La decorrenza e la gravità
della malattia. Ovviamente, più
seria ed in fase avanzata è la sindrome, più facile è giustificare un
trattamento invasivo sperimentale.
Ad es., può essere più facile approvare una terapia di sostituzione con
cellule staminali per patologie traumatiche spinali recenti, la malattia
di Batten o la SLA che il morbo di
Parkinson.
2.2. Il tipo di patologia. Nella SLA,
la popolazione nervosa da sostituire
è rappresentata da motoneuroni. È
necessaria una chiara comprensione della malattia per generare questo tipo di neuroni. Nelle lesioni del
midollo spinale e altri tipi di lesioni
del SNC, possono essere richiesti
come un possibile efficace bersaglio di riferimento oligodendrociti
mielinizzati. Nello stroke ischemico, in cui sono perduti molti tipi di
cellule, può essere necessario sostituire molti tipi cellulari. In questo
caso, l’ambiente leso può di per sé
produrre segnali per dirigere la differenziazione di NSC verso i destini
necessari e può essere ragionevole
l’impiego di innesti di NSC non precedentemente differenziati.
2.3. La quantità di cellule da innestare. Se sono necessarie elevate quantità di cellule da innestare,
possono non essere sufficienti fonti
adulti da donatori, in quanto le NSC
adulte non possono essere espanse
indefinitamente (almeno al presente). In questo caso, possono essere
necessarie fonti di cellule staminali
embrionali, per quanto si possa andare incontro alla probabilità di un
aumento di crescita incontrollata
nell’ospite.
Al presente, sono in corso diverse
prove cliniche di cui si dirà in prosieguo L’inclinazione è verso patologie molto gravi (ad es. malattia
di Batten, SLA, completa lesione
midollare a livello toracico). Queste
prove stanno al presente valutando
la sicurezza e la durata dell’innesto.
È difficile che dalle prove preliminari condotte a preferenza in casi di
malattie gravi, ci si possa aspettare
modifiche della malattia.
Va notato che l’esito atteso non
è sempre la sostituzione di cellule
nervose, ma, in alcuni casi, stimolazione dell’angiogenesi, miglioramento del flusso ematico, rimielinizzazione, supporto trofico, ed
immunomodulazione.
La mancanza di progressi nella
lotta verso molte malattie devastanti sta giustificando interventi invasivi senza una chiara comprensione
degli esiti attesi.
2.4. La fonte di cellule. Alcune
delle più notevoli strutture biotecnologiche negli USA autorizzate
dalle Autorità regolatorie capaci di
consentire l’apporto di cellule staminali per interventi di medicina
ripartiva sono Advanced Cell Technology, Stem Cell Inc., Neuralstem,
ReNeuron.
Geron aveva iniziato a condurre
una fase I nella quale cellule progenitrici oligodendrociti derivati
da hESCs, venivano iniettate in
pazienti con lesione completa del
midollo spinale toracico. In prosieguo si daranno i particolari. Geron
ha sospeso la sua attività per venir
meno del finanziamento statale allo
studio.
Celltex Therapeutics è una discussa compagnia biotecnologica che ha sede in Houston, Texas,
USA per la quale vi sono numerose
evidenze che faccia praticare trattamenti con cellule staminali e la
FDA considera un crimine iniettare
senza autorizzazione cellule adulte
in pazienti (2, 75).
Il California Institute for Regenerative Medicine in San Francisco,
istituto pubblico, ha un ambizioso
programma di ricerche ed impiego
clinico delle cellule staminali, ma
è stato fortemente colpito dalle restrizioni in seguito alla crisi economica per venir meno del contributo
statale (77) e ciò ha portato la cessazione della sperimentazione clinica
della Geron per mancanza di fondi.
Cellule staminali embrionali per
uso clinico sono studiate presso il
King’College in UK (78).
Informazioni aggiuntive possono
essere trovate a www.clinicaltrials.
gov.
In Italia Cell Factory, con certificazione GMP, parte del Centro di
medicina trasfusionale dell’IRCSS
del Policlinico di Milano con anche
l’unità operativa Banca del sangue
placentare con 9.000 Unità pronte
per il trapianto, fornisce cellule mesenchimali dal midollo emopoietico per trattamenti in neuro pazienti
(79).
La Stamina Foundation di Torino
forniva per convenzione cellule staminali agli Spedali Riuniti di Brescia. È stata bloccata dai NAS per
gravi inadempienze ed irregolarità
(80).
In successivi paragrafi verranno
ricordate le sperimentazioni in corso con cellule staminali autorizzate
da Autorità regolatorie USA (FDA)
ed europee e sperimentazioni condotte senza tali autorizzazioni.
I diversi sforzi controllati in corso
mostrano che le autorità regolatorie iniziano a permettere interventi
invasivi di medicina riparativa con
cellule staminali embrionali e autologhe (le iPS non sono attualmente
utilizzate in sperimentazioni cliniche). Sebbene non sia conosciuto il
meccanismo che può regolare possibili benefici terapeutici e malgrado il fatto che non siano ben definiti
gli esiti dei trattamenti, la stagnazione terapeutica che investe molte malattie neurodegenerative ha
spinto l’attuazione di programmi
clinici basati sulle cellule staminali.
3. Sperimentazioni di fase I con
cellule staminali autorizzate da
Enti regolatori
a) per patologie
neurodegenerative
Considerazioni importanti relativamente alla traslazione all’uomo
della terapia con cellule staminali
ad onta delle anche più approfondite indagini eseguite sugli animali
sono le indubbie differenze fra specie, la problematica della necessità della immunosoppressione per
evitare il rigetto e la durata della
terapia, deviazioni evolutive delle
cellule staminali in senso neoplastico, la necessità di una assoluta
purezza delle cellule da iniettare,
prodotte da industrie biotecnologiche specificamente riconosciute ed
autorizzate dalle Autorità regolatorie, come ad es. alcune ricordate nel
precedente paragrafo 2.
Per quanto riguarda l’impiego di
cellule staminali umane nelle malattie neurodegenerative del SNC si
tenga presente la possibile realizzazione di anticorpi che bloccano
lingo 1, una molecola della superficie cellulare che impedisce alle
cellule staminali del SNC inoculate
di diventare oligodendrociti volti
ad ottenere una rimielinizzazione,
è implicata anche la via wnt intracellulare. A parte la problematica
della immunosoppressione, si sta
valutando se farmaci che inibiscono
wnt possono accelerare la mielinizzazione.
Risultano al presente 11 sperimentazioni su soggetti umani autorizzate da Autorità regolatorie.
Può dirsi che, salvo una, che ha
raggiunto la fase 2, le altre sono sostanzialmente in fase 1.
I.
Nel marzo 2008 è stata presentata una richiesta di sperimentazione, fondata su più di 24 studi
su 2000 animali e racchiusa in
22.000 pagine, volta a studiare l’effetto di cellule staminali embrionali
in pazienti con lesione del midollo
spinale considerati “A” secondo la
scala di danno midollare dalla American Spinal Injury Association. La
ricerca, autorizzata dalla FDA (73)
si stava svolgendo in 7 centri medici USA. Studi preclinici con cellule
progenitrici degli oligodendrociti a
livello di lesioni del midollo spinale
in animali avevano dimostrato che
queste cellule migrano attraverso il
sito della lesione. Successivamente,
maturano in oligodendrociti funzionali che rimielinizzano gli assoni e producono fattori neurotrofici,
comportando una migliore locomozione degli animali trattati (81). La
selezione dei pazienti è stata basata
sulla perdita completa delle funzioni sensorie e motorie, con gli ultimi segmenti spinali integri da T3
a T10. Sono state iniettate, nel sito
della lesione spinale di ciascun paziente, verificatasi 7-14 giorni prima, 2.000.000 di cellule staminali
sviluppate da Geron (GRNOPC1). Si
tratta di precursori degli oligodendrociti, che hanno diverse funzioni
nel SNC, compresa la produzione di
mielina che consente una efficiente
conduzione dell’impulso nervoso.
Gli oligodendrociti vengono perduti nelle lesioni del midollo spinale
con conseguente perdita di mielina
e di neuroni, ciò che disorganizza
la conduzione dell’impulso nervoso
con conseguente paralisi.
L’end point primario dello studio è
stato la sicurezza delle cellule iniettate, la procedura di iniezione, la
concomitante necessaria immunosoppressione per un anno, mentre
end point secondario è stata considerata l’evoluzione della funzione neurologica. Scopo dell’intero
studio era rilevare se, nelle migliori
condizioni di sicurezza, l’iniezione
di cellule staminali nella sede della
lesione potesse favorirne la riparazione. Purtroppo, come detto, lo
studio, serio e ben disegnato, è stato
sospeso per indisponibilità di investimenti e di supporto (82, 83, 84).
Le problematiche relative al trattamento di lesioni midollari sono
trattate in un recente lavoro (85).
II.
Schwartz et al. (86) hanno
effettuato una sperimentazione clinica di fase I/II su di un paziente con
una rara forma di cecità, la malattia
di Stargadt, che di regola colpisce
Quaderni della SIF (2012) vol. 31- 45
i fanciulli, ed una forma di degenerazione maculare atrofica legata
all’età. Sono state utilizzate (iniezioni retiniche) cellule (ca 5000 per
iniezione) fornite da Advanced Cell
Technology, ed autorizzate dalla
FDA per lo studio. Sono stati somministrati imunosoppressori. Sono
stati ottenuti, a parte una ottima
tolleranza, anche risultati clinici
di un certo interesse tenuto conto
della gravità e dell’incurabilità della
malattia, risultati peraltro ridimensionati e criticati da parte di altri
studiosi (87, 88).
III. Approvata dalle Autorità regolatorie della Gran Bretagna (Medicines and Health Care Products
Regulatory Agency) è iniziata nel
2010 una sperimentazione clinica,
con cellule staminali hESCs nello
stroke (PISCES: Pilot Investigation
of Stem Cells in Stroke). Sarà condotta per 2 anni e rappresenta una
opzione per sopravvissuti allo stroke, con la possibilità del ripristino
di alcune funzioni perdute o deficitarie. Lo studio è seguito dal prof.
K. Muir, Synapse Chair of Clinical
Imaging, Università di Glasgow, in
collaborazione con il gruppo ReNeuron che sviluppa ed utilizza cellule staminali ottenute da cervelli
fetali da cui sviluppa la sua ReN001
stem cell therapy. Le cellule saranno iniettate nella regione interessata del cervello mediante procedura
neurochirurgica, ed è previsto un
periodo di osservazione di 2 anni.
Sono considerati pazienti con oltre
60 anni di età e scarso o nullo miglioramento 6-24 mesi dopo lo stroke. La natura delle procedure e le
caratteristiche delle cellule ReN001
fan sì che i pazienti che parteciperanno al trial non riceveranno immunosoppressione dopo l’iniezione
delle cellule staminali (89).
IV-VI. Due sperimentazioni (84)
sono condotte sulla sclerosi laterale amiotrofica (SLA) negli USA.
Una sponsorizzata da una industria
privata, la Neuralstem, sotto l’egida della prof.ssa Eva Feldmannn,
Professor of Neurology all’Università del Michigan. Un’altra iniziata
a gennaio 2010 utilizzando cellule
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staminali del paziente e seguita da
un’altra azienda biotecnologica,
TCA terapia cellulare. Un’altra fase
I è iniziata in Italia (90) (si veda XI).
VII. Una settima sperimentazione è finanziata e seguita in Gran
Bretagna dal Medical Research
Council e riguarda l’uso di cellule
staminali mesenchimali nella fase
iniziale della sclerosi multipla, malattia autoimmune multifocale, con
studi clinici condotti tra Cambridge e Londra. Le iniezioni non sono
eseguite per via sistemica, ma limitatamente alle aree maggiormente
individuate del danno.
Sembra che l’impiego di cellule
staminali embrionali nella prima
fase della malattia svolga piuttosto
un ruolo immunosoppressore e lo
stimolo a neuro riparazione si abbia
solo nella fase esclusivamente degenerativa. Da ciò la grande difficoltà di impiego corretto delle cellule
staminali a seconda della fase anatomopatologica ed evolutiva non
sempre facilmente individuabili
della malattia.
Nella sclerosi a placche le cellule
staminali potrebbero essere utili
per promuovere la protezione tessutale e limitare la perdita di motoneuroni, con ciò ritardando per i
pazienti il tempo della respirazione
assistita e dell’alimentazione artificiale (4). Sono necessarie peraltro
le informazioni che si spera possano risultare da sperimentazioni cliniche effettuate o in corso (91, 92,
93).
VIII. Una sperimentazione di
fase I in pazienti con SLA utilizzando cellule staminali prelevate
dal cervello di feto abortito spontaneamente al 3° mese, autorizzata
dall’Istituto Superiore di Sanità è
appena iniziata nell’IRCSS Casa sollievo della sofferenza di S. Pio (San
Giovanni Rotondo), coordinata dai
proff. Angelo Vescovi e Letizia Messina del Centro SLA dell’Ospedale
Maggiore di Novara. È stato trattato
un primo paziente con 2.500.000 di
cellule staminali cerebrali.
IX. Presso l’Ospedale Policlinico di Milano è in corso una sperimentazione di cellule mesenchi-
mali da midollo emopoietico in
pazienti con una forma particolare
e invalidante di Parkinson, la paralisi sopranucleare progressiva. Sono
stati finora trattati due pazienti. Le
cellule, fornite da Cell Factory del
medesimo ospedale, vengono portate mediante catetere inserito nella femorale fino ai nuclei della base
(79).
I problemi per un razionale trattamento con cellule staminali nel
Parkinson sono ampiamente considerati in un lavoro di Lindvall e
Kokaia (94). Questi AA riferiscono
esperienze con tessuto mesencefalico fetale umano risultanti da 300400 pazienti, ricerche da cui è stato
documentato che i neuroni dopaminergici innestati reinnervano lo
striato ed in alcuni pazienti danno
luogo a benefici non irrilevanti anche per anni. Neuroni dopaminergici possono essere sviluppati da fonti
differenti, comprese cellule somatiche riprogrammate. Rimangono interrogativi sulla capacità di queste
cellule di fornire una reinnervazione funzionale e ripresa motoria di
animali con modelli sperimentali di
Parkinson. L’innesto dovrebbe essere ben personalizzato sulla base delle condizioni del paziente e tenendo
conto della possibile formazione,
da parte di alcune cellule iniettate,
di foci dopaminergici responsabili
di discinesie o liberazione di dopamina in sede non propria. Occorre
anche tener conto della presenza di
elementi serotoninergici o potenzialmente tali nell’inoculo. Viene
proposta la inoculazione di 100.000
elementi cellulari per putamen, con
il minor numero possibile di neuroni serotoninergici e prevedendo
una immunosoppressione per 12
mesi.
X.
Uno studio, iniziato agli
Ospedali Civili di Brescia, sull’impiego di cellule staminali su 19
pazienti affetti da patologie neurodegenerative, è stato bloccato
dall’Agenzia Italiana per il Farmaco (AIFA) per inadeguatezza del
laboratorio fornitrice delle cellule
(Stamina Foundation) e diverse altre criticità, tra l’altro assenza della
necessaria autorizzazione da parte
delle Autorità regolatorie ed utilizzo solo di un parere favorevole del
Comitato Etico dell’ospedale (80).
XI. A parte patologie del SNC,
per il 2013 è prevista in Inghilterra
la ricostruzione di una laringe utilizzando cellule staminali. Regenvox, come il progetto è chiamato,
mira a ripristinare la voce, la deglutizione ed il respiro a soggetti con
danno traumatico del loro apparato
faringolaringeo (95).
b) per patologie cardiache
Diversi studi clinici preliminari sono stati condotti fin dai primi
anni dalla scoperta delle cellule
staminali embrionali prima con
cellule di derivazione dal midollo
emopoietico, poi da mioblasti e, più
recentemente, con materiale proveniente da tessuto miocardico dallo
stesso paziente.
Le prove cliniche finora condotte hanno riguardato tre patologie
cardiache, infarto acuto del miocardio, insufficienza cardiaca cronica
e cardiomiopatia dilatativa. Tali
indagini hanno dimostrato che nel
complesso i trattamenti con cellule
staminali sono sicuri, ma si è lungi
dall’avere una idea chiara circa la
loro efficacia (46, 48-49, 96).
Abbiamo al presente tre studi di
fase I, condotti su cellule derivate
da tessuti miocardici,
ALCADIA (AutoLogous human
CArdiac-Derived stem cells to treat
Ischemic cArdiomyopathy), di cui
non si hanno notizie;
SCIPIO (cardiac Stem Cells Infusion in Patients with Ischemic cardiOmiopathy) (97);
CADUCEUS (CArdiosphere Derived aUtologous stemCElls to reverse ventricular diSfunction) (25, 98).
SCIPIO e CADUCEUS sono stati
programmati per fattibilità e sicurezza della iniezione intracoronarica di cellule cardiache autologhe
dopo infarto del miocardio. Risultati preliminari sono stati comunicati con la pubblicazione degli
studi. Nello studio SCIPIO (16 pazienti) sono state utilizzate cellule
esprimenti c-kit da tessuto atriale
espiantato raccolte all’atto della
rivascolarizzazione. Quattro mesi
dopo la rivascolarizzazione miocardica, su 14 pazienti valutati si è avuto un miglioramento significativo
della frazione di eiezione ventricolare sinistra (da 30,3% a 38,3%,
p<0,001), risultata ulteriormente
migliorata in otto pazienti sottoposti a ecocardiografia dopo un anno.
Non si ebbero miglioramenti della
frazione di eiezione ventricolare in
sette controlli non trattati. Furono
anche osservati riduzione del 24%
dell’area di vecchi infarti e sostanziale miglioramento dei sintomi e
della qualità della vita nei pazienti
trattati. Non si ebbero eventi sfavorevoli.
Nello studio CADUCEUS (17 pazienti) furono utilizzate cardiosfere
coltivate da tessuto del ventricolo
sinistro ottenuto mediante biopsie.
Anche nei pazienti dello studio CADUCEUS è stata rilevata riduzione
della massa cicatriziale miocardica
(fino al 28% dopo 6 mesi e 42%
dopo 12 mesi dal trattamento- indagini eseguite con risonanza magnetica, MRI), ma non un miglioramento della frazione di eiezione del
ventricolo sinistro. In tale studio
sono stati osservati alcuni eventi
avversi (un paziente ebbe infarti
del miocardio ricorrenti; quattro
necessitarono di interventi cardiaci
supplementari, rivascolarizzazione
miocardica (n 1) e impiego di defibrillatori (n 3).
I due studi hanno la carenza di un
ridotto numero di soggetti trattati e
la mancanza di gruppi placebo, che
si è ritenuto di non poter prendere
in considerazione, dato che il trattamento era invasivo.
Interessante è pertanto uno studio, recentemente pubblicato, effettuato su pazienti con ischemia
cronica miocardica seria con optimum delle cure, trattati con iniezioni per via transendocardica con
100 milioni di cellule autologhe
mononucleate (BMCs) in quanto lo
studio è stato condotto con controlli riceventi placebo. Tale studio non
ha fatto rilevare modifiche della
frazione di eiezione del ventricolo
sinistro (LVEF), consumo massimo
di ossigeno o reversibilità dei reperti SPECT (99).
Nulla ancora si sa circa prove randomizzate in 150 pazienti con infarto utilizzando ACS, per l’impiego
delle quali è stato autorizzato dalla
FDA Timothy H.(100).
È degno di rilievo che al presente
non si ha alcuna prova che cellule
c-kit positive e cardiosfere si differenziano in cardiomiociti (21).
Una rilevante problematica riguarda sede e modalità di somministrazione di cellule staminali in
patologie cardiache (21). La somministrazione in situ, con certezza
di raggiungere l’area desiderata,
necessita di sterno- o toracotomia;
un approccio percutaneo epicardico con iniezioni intramiocardiche è
una tecnologia che richiede opportuni adattamenti dei cateteri oggi
esistenti; l’utilizzo delle vie venose
o arteriose comporta in ambo i casi
bassa probabilità di apporto delle
cellule alle aree desiderate e disseminazione nel sistema venoso delle
cellule iniettate con conseguenze
ignote e la somministrazione intraarteriosa può incontrare coronariche stenosate o aree miocardiche
servite da tali coronarie con una
reale sfida per l’operatore. Si tenga
presente che il costo di un protocollo con cellule di origine cardiaca
costa all’incirca 30-40000 US$ (84).
c) Altre patologie
In pazienti sottoposti a trapianto
renale, l’impiego di cellule staminali autologhe, confrontato con l’anticorpo antirecettore della IL-2, ha
fatto rilevare minore incidenza di
reazioni acute, diminuito rischio di
infezioni opportunistiche e miglior
andamento della funzione renale ad
un anno (101).
Burt et al. (102) hanno riconosciuto una efficacia positiva di cellule staminali omologhe ottenute da
midollo emopoietico in 19 pazienti
con scleroderma diffuso (sclerosi
sistemica) in confronto con ciclofosfamide una volta al mese (studio ASSIST di fase II, aperto e ranQuaderni della SIF (2012) vol. 31- 47
domizzato). Rilievi a tali risultati
sono stati avanzati da Sullivan et
al. (103) relativamente al sistema
di valutazione ed alla durata (breve)
del follow up, ma a tali critiche hanno ribattuto Burt et al. (104).
4. Impieghi terapeutici di cellule
staminali non autorizzati da
Autorità regolatorie
Pazienti affetti da gravi patologie,
in uno stato più o meno avanzato e
che non possono aspettare almeno
un decennio per cominciare a poter disporre di indicazioni cliniche
per le cellule staminali validate da
sperimentazioni autorizzate, si rivolgono, in tutto il mondo, a centri
(che si calcolano in circa 300), spesso impropriamente reclamizzati
(diecine di siti web!), ove vengono
praticati senza particolari controlli
trattamenti con cellule staminali.
Si può parlare così di un dolente turismo delle cellule staminali (100).
Molte sperimentazioni sono state
condotte in diverse parti del mondo con materiale ed in centri non
validati.
Per la SLA, risultati eclatanti vengono segnalati da un centro di Dubai tenuto dal chirurgo turco Deda
(105, 106) e da un centro di Monterrey, in Messico, dove un gruppo di ricercatori sta studiando dal
2002 il trapianto di cellule staminali autologhe a livello della corteccia
frontale. Questi ricercatori scrivono: “Il trapianto di cellule staminali
nella corteccia motoria ritarda la
progressione di SLA e migliora la
qualità della vita” (107).
XC-Center
(www.xcell-center
.com), con sedi a Colonia ed a Dusseldorf ha attirato da tutto il mondo
a partire dal 2007, più di 3500 pazienti con 17 differenti tipi di malattie croniche degenerative comprese
paralisi cerebrale, sclerosi multipla,
malattia di Parkinson, malattia di
Alzheimer, nonché autismo, cardiopatie e diabete (108). Pazienti con
sclerosi multipla sono stati come
detto trattati a Monterrey (107) ed
in Costarica (50-70 pazienti) (100),
con risultati dichiarati buoni. Un
48 - Quaderni della SIF (2012) vol. 31
caso di diabete di tipo I sarebbe stato trattato favorevolmente nel Perù.
Un medico olandese che esercitava
in Inghilterra è stato perseguito
dall’Ordine dei medici inglese per
effettuare trattamenti con cellule
staminali senza alcuna base dietro
compenso (109).
In Cina, esistono centinaia di centri (oltre 100 noti nel 2009) (110,
111, 112) nei quali vengono iniettate cellule staminali della più diversa
origine, ma tre sono particolarmente noti:
Shangai WA Optimum Health
Care, una lussuosa struttura ben
protetta da cancelli in una tra le
più prestigiose aree residenziali di
Shangai, segnala successi con l’impiego di cellule staminali da cordone ombelicale o tessuto adiposo in
una serie di malattie, dall’autismo
alla sclerosi multipla; ad es, si sostiene che 4-8 iniezioni potrebbero curare l’Alzheimer, al prezzo di
4.750-7.900 $ USA per iniezione.
Per l’autismo, viene effettuata una
iniezione di cellule ottenute da
tessuto adiposo (ca 32.000 $, USA)
seguita pochi giorni dopo da una
iniezione di cellule da cordone ombelicale (ca 8.000 $ USA).
In Changchun, Tong Yuan stem
cell sostiene di aver trattato oltre
10.000 pazienti con le più diverse malattie, tra cui il Parkinson e
trattare l’autismo con 4 iniezioni
di cellule staminali ottenute da feti
abortiti.
Beijng Puhua International offre
per la cura dell’autismo un protocollo di 4-5 iniezioni al costo di circa 35.000 $ US.
Il Ministro della Sanità cinese nel
maggio 2009 ha classificato i trattamenti con cellule staminali come
di “alto rischio” ed è richiesta, per
qualsiasi impiego, l’autorizzazione
da parte di un apposito Comitato
(112, 113). La disposizione è stata
fortemente rinforzata il 10 gennaio di questo anno, ogni sperimentazione interrotta senza una previa
apposita autorizzazione ed è stata
posposta a luglio la presentazione
di programmi per nuove sperimentazioni.
Questa disposizione sembra aver
avuto il valore di una grida di manzoniana memoria. Che si sappia,
soltanto Beijng Puhua International dichiara di aver sospeso trattamenti con cellule staminali dopo
l’ordinanza del Governo (114).
5. Pericoli dell’impiego di cellule staminali in situazioni non
proprie
A parte i costi dei trattamenti
(prezzi medi circa 22.000 US$, saliti in Cina anche a circa 65.000 US$)
ed i risultati come detto non controllabili dei trattamenti, possono
esservi serie conseguenze di questi.
Bruce Dabkin dell’Università di California, Los Angeles, segnala come
in pazienti trattati in centri cinesi
siano state rilevate lesioni del midollo spinale, meningiti, complicazioni nervose ed infezioni a seguito
di trattamenti con cellule staminali
per malattie del sangue (100). Un
bambino trattato nel 2001 con cellule staminali in Russia per atassia
teleangectasica ha sviluppato nel
2005 tumore del cervello e del midollo spinale probabilmente derivato dalle cellule iniettate (100). Gravi
disturbi ha avuto un bambino di 18
mesi con paralisi cerebrale per iniezione di staminali nel cervello in
un ospedale privato di Dusseldorf
(108). Il pericolo di tumori (72, 75,
117) e malattie autoimmunitarie
(71, 117) è sempre possibile.
6. Problemi regolatori
Come detto, la FDA ha considerato i prodotti compresi nella cosiddetta medicina rigenerativa (ad es.
cellule staminali embrionali e non)
alla stregua di farmaci (2). L’attuale
orientamento della FDA ha dovuto
confrontarsi con un gran numero di cosiddetti centri anche negli
USA (un centinaio) (114) nei quali
si praticavano terapie con cellule
staminali per lesioni del midollo
spinale, SLA, sclerosi a placche etc,
senza che fosse stata mai richiesta
alla FDA l’approvazione dei trattamenti praticati. La FDA è interve-
nuta bloccando per uno di questi
centri avanzati l’impiego di cellule
staminali autologhe del midollo
emopoietico e del liquido sinoviale
e potenziale trasformazione di cellule mesenchimali in ossa, cartilagine o grasso (114). La FDA considera un crimine l’iniezione di cellule staminali in pazienti senza l’approvazione dell’Agenzia (115, 116).
Tribunali USA hanno recentemente
deliberato il ruolo fondamentale
della FDA per tali sperimentazioni
(116, 117). Il 27 dicembre 2011 è
stato arrestato un ricercatore universitario accusato di fornire cellule staminali per l’impiego in terapie
non approvate (118).
La situazione è stata resa anche
più confusa dalle prese di posizione
di Società scientifiche, quali l’International Cellular Medicine Society
(ICMS) e l’International Society
for Stem Cell Research (ISSCR)
(115). La ICMS con sede in Portland, Oregon, ha dato vita ad un
“registro aperto dei trattamenti”,
inteso come stanza di compensazione (clearing house) per attestazioni per pazienti e clinici. La ISSCR ha elaborato specifiche linee
guida (Guidelines for the conduct
on Human Embrionic Stem Cell
Research) (119). In particolare tali
linee guida sono per la traslazione
clinica di cellule staminali, fornendo raccomandazioni circa i problemi scientifici, clinici, regolatori,
etici e societari che debbono essere
presi in considerazione quando ci si
muove dalla ricerca di base all’impiego su pazienti. Su questa base la
ISSCR ha anche messo a punto una
serie di richieste che devono essere
rivolte ai propri medici da parte di
pazienti ai quali si vuole praticare
trattamenti con cellule staminali,
con impegno dei sanitari di fornire tutte le informazioni relative a
tali cellule. ISSCR ha altresì deciso
di espellere propri membri affiliati
con cliniche che offrono trattamenti con cellule staminali senza prove
e senza ottemperare strettamente
alle Guidelines.
Il 12% dei fondi che riceve la ISSCR provengono dall’industria, un
rilievo che è stato sollevato dalla
ICMS, peraltro successivamente ritrattato, avendo affermato la ICSSR
che i fondi sono relativi a “mantenere la ricerca di base” e non supportare interessi industriali.
La posizione della FDA relativamente alle società dette è tra critica
e prudente.
Precise disposizioni su terapie
cellulari esistono in Europa (120121).
Come detto, sono stati presi in UK
provvedimenti seri a carico di un
medico che faceva trattamenti con
cellule staminali (109).
Conclusioni
Malgrado l’enorme massa di dati
sperimentali ed il generalizzato entusiasmo mediatico-giornalistico
per le attese di terapie riparative con
cellule staminali, si deve concludere
che gli studi clinici finora compiuti
o in corso rappresentano soltanto
una incerta alba ed una indefinita
prospettiva. Con ciò non vuol dirsi
che non possano essere condotti
nel migliore dei modi come trial
clinici di alta classe. È stato peraltro fatto presente con onestà per
non illudere tanti poveri pazienti,
che la sola sicura e controllata terapia con cellule staminali di corrente
impiego oggi è probabilmente solo
rappresentata dal trapianto di cellule autologhe provenienti dal midollo osseo, dal sangue del cordone
ombelicale o dal sangue periferico
per il trattamento di serie patologie
ematologiche (27).
Ringrazio il Prof. Cesare Mancuso
per la collaborazione editoriale.
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products for human use (CHMP)
Guideline on xenogeneic cell-based
medicinal products 2008-201 EMEA/
CHMP/CPWP/83508/2009.
■
Sono scaduti i termini della
presentazione delle domande
dei tre premi banditi dalla Società Italiana di Farmacologia
grazie alla sponsorizzazione
di Novartis. In totale sono
arrivate 13 domande di cui 6
relativamente al sistema cardiovascolare, 5 relativamente
al sistema nervoso e 2 per il
sistema respiratorio. I progetti saranno esaminati da
una commissione composta
dal Presidente della SIF: Prof.
Piero Canonico, dal responsabile del gruppo Farmacologia
gender oriented della SIF:
Prof. Flavia Franconi e dalla
Dr. Delia Colombo (Novartis).
La consegna dei premi avverrà
a Roma il 15 novembre prossimo.
Quaderni della SIF (2012) vol. 31- 51