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23 giugno 2006
Cellule staminali embrionali per rigenerare i nervi
Dott. Doug Kerr
Johns Hopkins Hospital, Baltimora, MD, USA
Gli scienziati della Johns Hopkins University sono riusciti a ripristinare i movimenti negli arti inferiori di alcuni topi paralizzati attraverso un'iniezione di cellule staminali prelevate da embrioni degli stessi animali. E' quanto emerge da una ricerca statunitense, pubblicata negli Annuali di Neurologia secondo la quale le staminali, combinate con altre sostanze, avrebbero contribuito alla ricrescita delle cellule del sistema nervoso delle cavie.
Spiega il dottor Elias Zerhouni, del National Health Institute (Nih) che ha finanziato lo studio: "Questo lavoro rappresenta un progresso rilevante, che ci può aiutare a comprendere come le cellule staminali potrebbero essere usate per curare lesioni e malattie, e iniziare a mantenere le loro grandi promesse".
La scoperta pone ancora una volta l'attenzione sul dibattito sulla leicita' di utilizzazione di queste cellule, che potrebbero essere impiegate per curare persone con lesioni del midollo spinale o altri danni da trauma. Si tratta infatti della prova più efficace che sia stata fino ad ora prodotta dell'utilizzabilità delle cellule embrionali per curare le lesioni al midollo.
Il dottor Douglas Kerr, della Scuola di medicina della Johns Hopkins University, e i suoi colleghi hanno usato un composto di fattori di crescita (Growth Factors) per indurre cellule embrionali di embrioni di topo a svilupparsi in un tipo di cellula nervosa chiamata neurone motorio. I ricercatori hanno introdotto le cellule staminali nel liquido cerebrospinale di 18 topi paralizzati dal virus Sindbis. Questo virus attacca i motoneuroni che iniziano a degenerare e provocano la perdita della capacita' motoria negli animali.
Le cellule iniettate si sono trasferite in ampie zone danneggiate del midollo: sono "migrate" verso il corno, una regione del midollo spinale che ospita le cellule nervose motorie. "La migrazione delle cellule -ha spiegato Kerr- sembra essere stimolata da qualcosa legato alla morte cellulare. Se le cellule vengono iniettate in topi normali non si verifica alcuna migrazione verso il midollo spinale".
Dopo 8 settimane la funzionalità motoria nei ratti, ha cominciato a migliorare: "Dal 5 al 7% delle cellule migrate nel midollo si sono differenziate in cellule nervose e hanno assunto le tipiche caratteristiche delle cellule nervose adulte - ma un interrogativo è rimasto: come ha potuto un così piccolo numero di cellule nervose portare ad un aumento tanto rilevante nella funzionalità motoria?". Secondo gli esperti la risposta più plausibile e' che le staminali siano riuscite a proteggere o stimolare le cellule nervose intatte ancora esistenti.
Dopo il trattamento il 50% dei roditori trattati con cellule staminali ha riacquisito la capacità di poggiare a terra una o entrambe le zampe posteriori. "Questa ricerca -ha sottolineato il dottor Jeffrey Rothstein, membro dell'équipe- può portare in tempi brevi dei vantaggi nel trattamento di pazienti con malattie degenerative dei motoneuroni, come la sclerosi laterale amiotrofica (Als) e l'atrofia muscolare spinale (Sma). Nella migliore delle ipotesi le cellule staminali potranno essere impiegate in trial terapeutici entro due anni".
Si sono mossi nuovamente grazie ad una nuova e complessa cura sperimentale a base di cellule staminali: è successo ad un gruppo di topolini da laboratorio con paralisi al midollo spinale - che aveva bloccato l'uso di uno o più arti - su cui e' stata utilizzata l'inedita terapia.
Il successo dei test sui ratti condotti alla Johns Hopkins University - dove si stanno già pianificando le stesse sperimentazioni su maiali - sta aprendo nuovo speranze per il trattamento - sia pure un giorno ancora lontano - di pazienti umani, con i nervi del midollo spinale fuori uso o colpiti da malattie degenerative delle terminazioni nervose come il morbo di Lou Gehrig.
Nonostante gli stessi ricercatori mettano le mani avanti osservando che ci vorranno anni prima di trasferire su persone il metodo, i risultati ottenuti vengono giudicati dalla comunità scientifica "senza precedenti".
"Questi test sono riusciti a fare qualcosa che si e' inseguito da 30 anni", ha detto Naomi Keitman dell'Istituto nazionale sulla salute Usa che ha finanziato lo studio.
Esperimenti precedenti erano riusciti a "aggiustare" -sempre in ratti- danni specifici all'interno del midollo spinale che impedivano il trasferimento del messaggio ai muscoli di 'muoversi'.
Ma il nuovo lavoro e' riuscito in molto di più, spiega il rapporto pubblicato sulla rivista specializzata 'Annals of neurology': grazie ad una complessa 'ricetta' che ha unito cellule staminali embrionali di topi, fattori di crescita ed altre sostanze chimiche, il trattamento ha in pratica "installato" nel sistema nervoso dei ratti nuovi collegamenti elettrici, capaci di dare gli impulsi necessari al movimento.
Le sperimentazioni sono partite con iniezioni di cellule staminali embrionali nei ratti: queste cellule erano state programmate grazie all'ausilio di altri composti chimici, per trasformarsi in 'neuroni motori'. Quando ciò è avvenuto, i ratti hanno ricevuto altre sostanza specifiche per aumentare le loro probabilità di sopravvivenza da un lato, e per bloccare l'attività di un'altra sostanza che circonda i nervi (la mielina), che avrebbe inibito la crescita dei neuroni motori.
Su alcuni animali e' stato anche iniettato il fattore di crescita 'GDNF', proprio vicino alle gambette paralizzate.
I risultati sono stati chiarissimi: solo i topi sui quali sono state usate tutte queste sostanze in combinazione sono non solo sopravvissuti, ma hanno iniziato nuovamente a muoversi.
A 6 sei mesi dalla cura, questi ratti hanno evidenziato: non una totale remissione della paralisi, ma la capacità di fare dei passetti, di spingere o trasportare oggetti con gli arti prima paralizzati. Gli scienziati hanno osservato nel midollo spinale dei topi 'curati' ben 4.000 nuovi neuroni motori.
(Articolo tratto da http://staminali.aduc.it/)
19 aprile 2005
Tecnica per sviluppare i motoneuroni dalle cellule staminali embrionali
Dott. Doug Kerr
Johns Hopkins Hospital, Baltimora, MD, USA
Il Dott. Kerr è un pioniere nella comprensione di come le cellule staminali embrionali (ES) possano essere utilizzate nelle lesioni del midollo spinale e nelle patologie neurodegenerative come la SMA. In un suo precedente lavoro aveva indicato che le cellule ES derivate dal topo potevano essere usate per sviluppare motoneuroni che apparivano e che si comportavano come motoneuroni normali e maturi. Questi esperimenti sono stati eseguiti sia su piastra in laboratorio che su animali. Straordinariamente, i motoneuroni derivati dalle cellule ES erano in grado di ristabilire la funzione ad un ratto paralizzato. Questo tipo di lesione del midollo spinale era stata indotta da un virus specifico che attacca i motoneuroni; tuttavia non era un modello specifico per la SMA. A seguito dell'iniezione delle cellule ES, i ratti paralizzati che prima trascinavano le loro zampe posteriori potevano levarsi in piedi e camminare. Non è tuttora molto chiaro se questo miglioramento sia dovuto alla funzione dei motoneuroni derivati dalle cellule ES o se le cellule ES trapiantate abbiano fornito un sostegno e un ambiente cellulare migliore per i motoneuroni propri del ratto.
Le tecniche di trapianto stanno migliorando in modo da permettere alle cellule ES del topo di svilupparsi meglio e di differenziarsi in motoneuroni funzionali. Per esempio, c’è una molecola nel midollo spinale denominata mielina. Questa molecola inibisce il prolungamento degli assoni all'interno del midollo spinale: quindi la mielina inibisce i motoneuroni derivati dalle cellule ES dal crescere nei posti appropriati all'interno del sistema nervoso. Il Dott. Kerr ha sviluppato una tecnica che richiede una serie di trattamenti farmaceutici per: 1) inibire la mielina, e 2) stimolare lo sviluppo dell'assone. Se vengono inclusi tutti i trattamenti farmaceutici, i risultati sono sensazionali, in quanto si ottiene come conseguenza la presenza di un significante incremento dei motoneuroni, della loro funzionalità e una maggiore mobilità dei ratti paralizzati.
Il Dott. Kerr sta elaborando una tecnica per sviluppare i motoneuroni per la SMA dalle cellule ES di SMA. Poiché i modelli animali, compresi i topi, sono costosi e difficili da utilizzare per analizzare un grande numero di sostanze, lo sviluppo delle colture di motoneuroni SMA rappresenterebbe un contesto cellulare importante per analizzare potenziali farmaci ed altre terapie molecolari per la SMA.
Attualmente le colture di motoneuroni SMA possono essere generate in laboratorio, tuttavia ci sono state alcune anomalie genetiche impreviste. Si stanno effettuando numerosi esperimenti per determinare la natura di queste anomalie genetiche e per capire se questo evento sia specifico delle cellule staminali embrionali SMA o delle popolazioni dei motoneuroni.
(Articolo tratto da http://www.fightsma.com / libera traduzione di Michela Policella)
Primavera 2002
Aggiornamento della ricerca sulle cellule staminali
dott. Douglas Kerr – Johns Hopkins Hospital
Mi è stato chiesto di commentare lo stato della ricerca sulle cellule staminali nelle malattie del motoneurone, specificamente nell'atrofia muscolare spinale. Come molti sapranno, sono un neurologo del Johns Hopkins Hospital. Seguo pazienti affetti da atrofia muscolare spinale e da altre malattie del motoneurone. La mia ricerca si focalizza sui meccanismi di degenerazione dei motoneuroni e sulle potenziali strategie per la loro rigenerazione. Circa due anni fa ho iniziato ad occuparmi del potenziale ruolo delle cellule staminali nervose su modelli animali con atrofia muscolare spinale.
Dunque a che punto siamo con questa potenziale strategia terapeutica? Fondamentalmente si tratta di una terapia potenzialmente molto promettente e che ha avuto dei progressi molto rapidi. Tuttavia non sappiamo ancora molto sulla sicurezza di questa terapia, per cui siamo ancora molto lontani dalla sperimentazione clinica sull'uomo. Abbiamo esaminato con cura l'uso di cellule staminali umane su modelli animali in cui era stata indotta la patologia motoneuronale tramite virus. Abbiamo iniettato le cellule nel fluido cerebrospinale e valutato il possibile recupero della funzione motoria in questi animali, trovando che effettivamente vi è un certo beneficio, non completo ma comunque parziale. Stiamo cercando ora di comprendere i meccanismi che sottostanno a questo recupero funzionale: anche la più semplice nozione di come gli animali si ristabiliscano è ancora molto difficile da comprendere. Se cioè le cellule staminali rimpiazzino i motoneuroni danneggiati vicariandone la funzione, il che sfortunatamente è cosa fattibile ma rara, o se, come pensiamo, il recupero funzionale sia dovuto all'incremento della funzione dei motoneuroni residui, impediti alla degenerazione grazie appunto alle cellule staminali.
Si tratta di una importante scoperta che potrebbe trovare applicazione nelle malattie umane del motoneurone, quali SMA e ALS. In queste malattie i neuroni del midollo spinale degenerano troppo presto, provocando un progressivo indebolimento. Se le cellule staminali fossero usate per alterare le condizioni del midollo spinale, aumentando la sopravvivenza e la funzione dei neuroni spinali, allora potenzialmente potrebbero portare ad un significativo beneficio della funzione motoria. Il punto cruciale ora è determinare come le cellule staminali ottengano quegli effetti sul nostro modello animale e se lo stesso processo avvenga oppure no su altri modelli animali di SMA. Lo stiamo appunto facendo con il modello animale del dott. Arthur Burghes.
Inoltre sarà cruciale la determinazione di come possiamo migliorare efficacemente la degenerazione dei motoneuroni spinali. Stiamo esaminando le cellule staminali di varie provenienze, alcune delle quali con spiccata attitudine alla formazione di neuroni; iniziamo a comprendere come stimolare queste cellule verso la differenziazione in tessuto nervoso. Sta infatti diventando sempre più evidente il fatto che l'esposizione delle cellule staminali a determinati fattori prima dell'impianto alteri la loro definitiva differenziazione. Tuttavia, anche se otteniamo la corretta differenziazione, dobbiamo meglio capire come facilitarne l'indirizzamento nel muscolo. La formazione dei tessuti nervosi durante lo sviluppo è un processo estremamente complicato ed è molto difficile pensare di replicare attualmente questo processo in un animale adulto, anche se comunque non è necessaria una replica completa, come nel normale sviluppo. Infatti siamo in grado di funzionare anche con una quantità di neuroni significativamente minore di quella che è normalmente presente nell'organismo. Anche se il processo di differenziazione è inefficiente, vi sarebbe dunque un indirizzamento sufficiente ad ottenere un recupero funzionale.
Questo è un campo estremamente interessante. La mia speranza è che diventi nel futuro una strategia terapeutica ma dobbiamo essere sicuri che le cellule staminali abbiano effettivamente un potenziale sufficiente al trattamento della malattia. Cosa più importante ancora, dobbiamo essere sicuri di non recare danno ai pazienti. Ogni giorno i miei studenti ed io vediamo foto di famiglie o di bambini dalle conferenze FSMA e dunque ogni giorno l'importanza di questi studi è sempre più evidente. Dobbiamo fare dei progressi e faremo tutto il possibile per ottenerli.
(Articolo tratto da Families of SMA http://www.fsma.org - Libera traduzione di Underrunner)
Novembre 2000
Cellule staminali iniettate nel midollo spinale di topi paralizzati ripristinano il movimento
Dal Johns Hopkins Hospital di Baltimora
Scienziati del Johns Hopkins riferiscono di aver ripristinato i movimenti di alcuni topi paralizzati attraverso un'iniezione di cellule staminali nel liquido cerebrospinale degli animali. I risultati del loro studio sono stati presentati al congresso annuale della Society for Neuroscience a New Orleans.
I ricercatori hanno introdotto le cellule staminali nel liquido cerebrospinale di topi e ratti paralizzati da un virus animale che specificamente attacca i motoneuroni. Normalmente gli animali infettati dal virus Sindbis perdono permanentemente la capacità di movimento degli arti, per la degenerazione dei neuroni che dal midollo spinale portano ai muscoli.
Il 50% dei roditori trattati con cellule staminali tuttavia hanno ripristinato la capacità di poggiare a terra una o entrambe le zampe posteriori.
"Questa ricerca può portare in tempi brevi dei vantaggi nel trattamento di pazienti con malattie degenerative dei motoneuroni, come la sclerosi laterale amiotrofica (ALS) e l'atrofia muscolare spinale (SMA)", ha detto il ricercatore dott. Jeffrey Rothstein.
"Nella migliore delle ipotesi," ha aggiunto, "le cellule staminali potranno essere usate in trial terapeutici entro due anni."
"Questo studio è molto importante perchè è uno dei primi esempi nei quali le cellule staminali operano la rigenerazione di un'ampia regione del sistema nervoso centrale" ha detto il neurologo dott. Douglas Kerr che ha diretto il gruppo di ricerca. "Finora l'uso delle cellule staminali si è limitato a un ristretto gruppo di problematiche, come il morbo di Parkinson, che interessano piccole e specifiche aree," ha spiegato Kerr.
In questo studio sui topi invece le cellule staminali iniettate si sono trasferite in ampie zone danneggiate del midollo spinale. "La migrazione delle cellule staminali sembra sia stimolata fortemente da qualcosa legato alla morte cellulare" ha detto Kerr. "Se queste cellule sono iniettate in topi normali non si verifica alcuna migrazione verso il midollo spinale".
Nella ricerca su 18 roditori gli scienziati hanno iniettato cellule staminali nel liquido cerebrospinale degli animali attraverso una specie di rubinetto rovesciato posto alla base del midollo spinale. Nel giro di poche settimane le cellule sono migrate verso il corno, una regione del midollo spinale che ospita le cellule nervose motorie.
"Dopo 8 settimane, abbiamo riscontrato un sensibile miglioramento della funzionalità motoria in metà dei topi e ratti," ha detto Kerr. "Dal 5 al 7% delle cellule staminali migrate nel midollo spinale si sono differenziate in cellule nervose". "Hanno assunto tipiche caratteristiche di cellule nervose adulte. Ora stiamo cercando di spiegare come un così apparentemente piccolo numero di cellule nervose possa portare a un così rilevante aumento della funzionalità motoria".
"Potrebbe darsi che siano necessarie meno cellule nervose di quante noi pensiamo. Un'altra spiegazione potrebbe essere che le cellule staminali non abbiano in effetti ripristinato il numero necessario di motoneuroni per riacquistare il movimento ma che piuttosto abbiano protetto o stimolato le cellule nervose intatte che ancora esistevano. Attualmente stiamo cercando di rispondere a questo interrogativo".
I roditori infettati con il virus Sindbis sono un modello animale sperimentale per la SMA, ha fatto notare il dott. Kerr. La SMA è la più comune malattia neurologica ereditaria e la più comune causa ereditaria di mortalità infantile, colpendo da 1 su 6.000 a 1 su 20.000 nati vivi. Nella malattia le cellule nervose che conducono gli stimoli dal midollo spinale ai muscoli si deteriorano. I bambini colpiti risultano deboli e hanno problemi nella deglutizione, respirazione e deambulazione. Molti muoiono nella prima infanzia, altri raggiungo la fanciullezza.
Nell'ALS, che colpisce circa 20.000 persone solo negli Stati Uniti, i motoneuroni che vanno dal cervello al midollo spinale e da questo ai muscoli si deteriorano, provocando estese paralisi e la morte.
La ricerca è stata finanziata con fondi della Muscular Dystrophy Association e del Project ALS. Altri scienziati sono i dottori Nicholas Maragakis e John D. Gearhart, dell'Hopkins e Evan Snyder di Harvard.
(Articolo tratto da http://web.tiscali.it/underrunner)
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