”Le Cellule staminali adulte e cordonali una realta’
ed una prospettiva terapeutica”
Prof. Luca Pierelli
Dipartimento di Medicina Sperimentale, Universita’ degli
Studi “ Sapienza” Roma
Dipartimento di Medicina Trasfusionale
Le cellule staminali umane
etimologia del termine
“Staminale” derivazione greca --> stamin-inos = trave, montante
“Staminale” derivazione latina--> stamen-minis = relativo allo stame (il
filo dell’ordito, anche riferibile allo stame della vita. Le Parche, secondo il
mito, filavano il destino della vita)
“Staminale” derivazione anglosassone--> staminal = cellula capostipite
di un clone
Le cellule staminali
umane
tipologie
• Totipotent stem cells : zigote
• Pluripotent stem cells : cellule staminali embrionali
• Induced pluripotent stem cells : IPS mediante riprogrammazione dei geni Oct-3/4; SOX; Klf; Myc; Nanog;
LIN28
Le cellule staminali
umane
CONCETTO DI STAMINALITA’
• Capacita’ di autorinnovarsi
• Lunga sopravvivenza
• Ampio repertorio differenziativo
• Capacita’ di differenziare in elementi
Cellula Staminale Emopoietica
Figure 4. Stages of human yolk sac formation. (Top) The primary yolk
sac (1°YSC) is formed 7–8 days postconception. Intermediate cells
(IC; depicted as white cells) migrate from the endodermal (EL) layer
(dark-col- ored cells) of the primary yolk sac to fill in the space
between the endo- derm and trophoblastic basal lamina (TBL).
(Middle) The secondary yolk sac (2°YSC) is formed by the remnants of
the primary yolk sac following its collapse and fragmentation. (Bottom)
By 12 days postconception, the secondary yolk sac has expanded to
the edge of the embryonic disk, is lined by endoderm cells (dark
cells), and protrudes into the exocelom (EXO). The mesoderm
adjacent to the trophoblastic basal lamina (TBL) has differ- entiated
into mesothelium (MESO). Hematopoietic activity will be present in
yolk sac blood islands arising in the secondary yolk sac by week 3 of
gestation. Reproduced with permission of F.F. Nogales (ed): The
Human Yolk Sac and Yolk Sac Tumors, Berlin: Springer-Verlag, 1993,
pp. 35–36.
“Emopoiesi” ovvero la produzione delle
cellule del sangue
NASCITA
ETA’ GESTAZIONALE (giorni)
20
100
20
40
60
TIMO
SACCO VITELLINO
FEGATO FETALE
MILZA FETALE
MILZA ADULTA
MIDOLLO OSSEO
260
DISTRIBUZIONE DEL MIDOLLO OSSEO
NEI BAMBINI E NEGLI ADULTI
Midollo
osseo
Fegato
Encefalo
Muscolo striato
Cellule ematiche
Adipociti
Cellule staminali
nervose
Osso
Endotelio
vascolare
Stroma
midollare
Cellule
epiteliali
Neuroni
Cellule della glia
Muscolo cardiaco
Generazione di mioblasti da staminali umane CD133+
In presenza di desametazone ed idrocortisone
Anti-Myosin D
Generazione di osteoblasti da staminali umane CD133+
in presenza di desametazone, ac. ascorbico e
beta-glicerol-fosfato
Anti-Osteopontin
Generazione di precursori endoteliali da staminali umane CD133+
in presenza di EGF, VEGF, bFGF, IGF e acido ascorbico
Generazione di precursori cardiomiocitici da staminali umane
CD133+
in presenza di 5-azacitidina
Impiego clinico delle cellule staminali/
progenitori CD34+
•Trapianto allogenico
(leucemie acute, leucemie
croniche,
immunodeficienze, aplasie
midollari, tesaurismosi,
Chemioterapia
d’ induzione
della risposta
Regime di condizionamento
mieloablativo e/o immunosoppressivo
Trapianto allogenico
Reinfusione di progenitori
emopoietici HLA-compatibili
Recupero emopoietico
con chimerismo
GVHD GVT
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Infusione linfociti
del donatore
Impiego clinico delle cellule staminali/
progenitori CD34+
• Trapianto autologo
(leucemie acute, mielomi,
linfomi, carcinoma
mammario, carcinoma
ovarico, tumori germinali,
malattie autoimmuni)
Chemioterapia d’ induzione
della risposta
Chemioterapia/chemioradioterapia
ad alte dosi (6/7 volte le dosi
convenzionali)
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rapianto autologo
Reinfusione di progenitori
emopoietici
Recupero emopoietico
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22
Raccolta delle cellule staminali
emopoietiche dal sangue
Raccolta delle cellule staminali
emopoietiche dal sangue
Raccolta delle cellule staminali
emopoietiche dal sangue
Biol Blood Marrow Transplant. 2008 Jun;14(6):641-50. doi:
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HLA-haploidentical bone marrow transplantation for
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cyclophosphamide.
Luznik L1, O'Donnell PV, Symons HJ, Chen AR, Leffell MS,
Zahurak M, Gooley TA, Piantadosi S, Kaup M, Ambinder
RF, Huff CA, Matsui W, Bolaños-Meade J, Borrello I, Powell
JD, Harrington E, Warnock S, Flowers M, Brodsky RA,
Sandmaier BM, Storb RF, Jones RJ, Fuchs EJ.
HSC Niche
Cytokine
receptor
SDF-1
gradient
VLA4/
VCAM1
c-Kit
SCF
Extracellular
matrix proteins
and soluble
cytokines
Vascular endothelium
CXCR4
Stromal cells
Notch1/
Jagged1
Mesenchimal Stem Cells
Descritte nel 1970
Friedenstein e coll.
Origine midollare
Derivate da un progenitore non
emopoietico
Forma fibroblastoide
Anni ‘80
Castro-Malaspina
0.01-01% cellule midollari
Elementi cellulari in grado di produrre
citochine stimolanti l’emopoiesi
Denominate CFU-F Unità formanti
colonie fibroblastoidi
Membrana di acido ialuronico Imbibita di midollo osseo (residuo dopo
intervento chirurgico per condropatia in coltura rilascia nel tempo MSC
➢
2006, Ringden et al. - 8 pazienti
➢
2007, Fang et al. - 6 pazienti
➢
2008, Le Blanc et al. - 55 pazienti di cui
25 pediatrici
studio multicentrico non randomizzato
➢
2008, Muller et al. - 5 pazienti
➢
2009, Kebriae et al.
- 32 pazienti
➢
2009, Kurtzberg et al. -
59 pazienti pediatrici
➢
2009, von Bonin et al. - 13 pazienti
➢
2010, Martin et al. - 244 pazienti studio multicentrico randomizzato
➢
2010, Zhou et al. - 4 pazienti cGVHD
➢
2010, Lucchini et al.
-
11 pazienti pediatrici
➢
2010, Weng et al - 19 pazienti → Median follow-up 697 g, 4 CR, 10 PR
•
Fattibilità e sicurezza del trattamento
• Assenza o lievi effetti collaterali immediati e/o ritardati dopo
infusione di MSC
• I pazienti che rispondevano al trattamento con MSC hanno
potuto sospendere gli immunosoppressori
• Risposta completa o parziale nella maggior parte dei pazienti
soprattutto se pediatrici
• Risposta maggiore nella GVHD acuta rispetto alla cronica
MSC e GVHD
Rischi di ricomparsa nel tempo della sintomatologia da GVHD
RISULTATI
Future
perspectives
From cell therapy to cell-free therapy
……
From cell therapy to tissue therapy…..
MSC therapeutic effect by secreting trophic
factors?
What the role of microvescicles secreted by
MSC in culture supernatants?
Shinya Yamanaka
Premio Wolf per la medicina 2011
Nobel per la medicina 2012
Shinya Yamanaka (Higashiōsaka, 4 settembre 1962)
Legge 19 febbraio 2004, n. 40
"Norme in materia di procreazione medicalmente assistita"
pubblicata nella Gazzetta Ufficiale n. 45 del 24 febbraio 2004
ART. 13.
(Sperimentazione sugli embrioni umani).
1. È vietata qualsiasi sperimentazione su ciascun embrione umano.
2. La ricerca clinica e sperimentale su ciascun embrione umano è consentita a condizione che si perseguano finalità esclusivamente terapeutiche e diagnostiche ad essa collegate volte alla tutela della salute e allo sviluppo dell'embrione stesso, e qualora non siano disponibili metodologie alternative.
3. Sono, comunque, vietati:
a) la produzione di embrioni umani a fini di ricerca o di sperimentazione o comunque a fini diversi da quello previsto dalla presente legge;
b) ogni forma di selezione a scopo eugenetico degli embrioni e dei gameti ovvero interventi che, attraverso tecniche di selezione, di manipolazione o comunque tramite procedimenti artificiali, siano diretti ad alterare il patrimonio genetico dell'embrione o del gamete ovvero a predeterminarne caratteristiche genetiche, ad eccezione degli interventi aventi finalità diagnostiche e terapeutiche, di cui al comma 2 del presente articolo;
c) interventi di clonazione mediante trasferimento di nucleo o di scissione precoce dell'embrione o di ectogenesi sia a fini procreativi sia di ricerca;
d) la fecondazione di un gamete umano con un gamete di specie diversa e la produzione di ibridi o di chimere.
4. La violazione dei divieti di cui al comma 1 è punita con la reclusione da due a sei anni e con la multa da 50.000 a 150.000 euro. In caso di violazione di uno dei divieti di cui al comma 3 la pena è aumentata. Le circostanze attenuanti concorrenti con le circostanze aggravanti previste dal comma 3 non possono essere ritenute equivalenti o prevalenti rispetto a queste.
5. È disposta la sospensione da uno a tre anni dall'esercizio professionale nei confronti dell'esercente una professione sanitaria condannato per uno degli illeciti di cui al presente articolo
