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Dec 05, 2023

Cellula staminale

Signal Transduction and Targeted Therapy

Trasduzione del segnale e terapia mirata volume 7, numero articolo: 272 (2022) Citare questo articolo

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I recenti progressi nella tecnologia delle cellule staminali aprono una nuova porta per i pazienti affetti da malattie e disturbi che devono ancora essere trattati. La terapia basata sulle cellule staminali, comprese le cellule staminali pluripotenti umane (hPSC) e le cellule staminali mesenchimali multipotenti (MSC), è recentemente emersa come un attore chiave nella medicina rigenerativa. Le hPSC sono definite come tipi cellulari auto-rinnovabili che conferiscono la capacità di differenziarsi in vari fenotipi cellulari del corpo umano, inclusi tre strati germinali. Secondo la Società Internazionale per la Terapia Cellulare e Genica (ISCT), le MSC sono cellule progenitrici multipotenti che possiedono capacità di autorinnovamento (limitata in vitro) e potenziale di differenziazione in linee mesenchimali. Questa revisione fornisce un aggiornamento sulle recenti applicazioni cliniche che utilizzano hPSC o MSC derivate dal midollo osseo (BM), dal tessuto adiposo (AT) o dal cordone ombelicale (UC) per il trattamento di malattie umane, inclusi disturbi neurologici, disfunzioni polmonari, disturbi metabolici /malattie endocrine, disturbi riproduttivi, ustioni cutanee e condizioni cardiovascolari. Inoltre, discutiamo le nostre esperienze di sperimentazione clinica su terapie mirate che utilizzano MSC in un contesto clinico, e proponiamo e discutiamo il concetto di origine tissutale delle MSC e come l'origine delle MSC può contribuire al ruolo delle MSC nelle applicazioni a valle, con l'obiettivo finale di facilitare ricerca traslazionale nella medicina rigenerativa in applicazioni cliniche. I meccanismi qui discussi supportano l’ipotesi proposta secondo cui le BM-MSC sono potenzialmente buoni candidati per il trattamento delle lesioni cerebrali e del midollo spinale, le AT-MSC sono potenzialmente buoni candidati per il trattamento dei disturbi riproduttivi e la rigenerazione della pelle e le UC-MSC sono potenzialmente buoni candidati per le malattie polmonari. e trattamento della sindrome da distress respiratorio acuto.

Il successo dell’approvazione delle immunoterapie antitumorali negli Stati Uniti e delle terapie basate sulle cellule staminali mesenchimali (MSC) in Europa hanno trasformato la medicina rigenerativa in modalità di trattamento di primo piano.1,2,3 La terapia basata sulle cellule, in particolare le cellule staminali, fornisce nuove speranza per i pazienti affetti da malattie incurabili in cui gli approcci terapeutici si concentrano sulla gestione della malattia e non sul trattamento. La terapia basata sulle cellule staminali è un ramo importante della medicina rigenerativa con l'obiettivo finale di potenziare il meccanismo di riparazione del corpo attraverso la stimolazione, la modulazione e la regolazione della popolazione di cellule staminali endogene e/o ricostituendo il pool cellulare verso l'omeostasi e la rigenerazione dei tessuti.4 Dal momento che è stata introdotta la definizione di cellule staminali con le loro proprietà uniche di autorinnovamento e differenziazione, sono state sottoposte a numerose ricerche di base e studi clinici e sono definite come potenziali agenti terapeutici. Poiché l’obiettivo principale della medicina rigenerativa è legato alla rigenerazione dei tessuti e alla sostituzione cellulare e per raggiungere questi obiettivi sono stati utilizzati diversi tipi di cellule staminali, comprese le cellule staminali pluripotenti umane (hPSC), le cellule staminali multipotenti e le cellule progenitrici.5 Tuttavia, il L'emergere di cliniche private e non provate che rivendicano l'efficacia della terapia con cellule staminali come "cellule magiche" ha sollevato preoccupazioni altamente pubblicizzate sulla sicurezza della terapia con cellule staminali. Il caso più notevole riguardava l’iniezione di una popolazione cellulare derivata dal lipoaspirato frazionato negli occhi di tre pazienti con diagnosi di degenerazione maculare, con conseguente perdita della vista per questi pazienti.6 Pertanto, mentre la medicina rigenerativa continua a progredire ed evolversi e a eliminare Dopo il mito delle cellule “magiche”, questa recensione fornisce una breve panoramica della terapia basata sulle cellule staminali per il trattamento delle malattie umane.

La terapia con cellule staminali è un nuovo approccio terapeutico che utilizza le proprietà uniche delle cellule staminali, tra cui l'autorinnovamento e la differenziazione, per rigenerare cellule e tessuti danneggiati nel corpo umano o sostituire queste cellule con cellule nuove, sane e pienamente funzionali fornendo cellule esogene in un paziente.7 Le cellule staminali per la terapia cellulare possono essere (1) autologhe, note anche come terapia self-to-self, un approccio che utilizza le cellule del paziente, e (2) fonti allogeniche, che utilizzano cellule provenienti da un donatore sano per il trattamento.8 Il termine "cellula staminale" fu usato per la prima volta dall'eminente biologo tedesco Ernst Haeckel per descrivere la proprietà dell'ovulo fecondato di dare origine a tutte le cellule dell'organismo nel 1868.9 La storia della terapia con cellule staminali iniziò nel 1888 , quando la definizione di cellula staminale fu coniata per la prima volta da due zoologi tedeschi Theodor Heinrich Boveri e Valentin Haecker,9 che si proponevano di identificare la distinta popolazione cellulare nell'embrione in grado di differenziarsi in cellule più specializzate (Fig. 1a). Nel 1902, gli studi condotti dall'istologo Franz Ernst Christian Neumann, che stava lavorando alla ricerca sul midollo osseo, e da Alexander Alexandrowitsch Maximov dimostrarono la presenza di cellule progenitrici comuni che danno origine a cellule del sangue mature, un processo noto anche come emopoiesi.10 Da In questo studio, Maximov propose il concetto di poliblasti, che in seguito furono chiamati cellule staminali in base alla loro proliferazione e differenziazione da Ernst Haeckel.11 Maximov descrisse una popolazione ematopoietica presente nel midollo osseo. Nel 1939, il primo caso clinico descrisse il trapianto di midollo osseo umano per un paziente con diagnosi di anemia aplastica. Vent’anni dopo, nel 1958, il primo trapianto di cellule staminali fu eseguito dall’oncologo francese George Mathe per curare sei ricercatori nucleari che furono accidentalmente esposti a sostanze radioattive mediante trapianto di midollo osseo.12 Un altro studio di George Mathe nel 1963 fece luce sulle conoscenze scientifiche comunità, poiché ha condotto con successo il trapianto di midollo osseo in un paziente affetto da leucemia. Il primo trapianto allogenico di cellule staminali emopoietiche (HSCT) fu sperimentato dal Dr. E. Donnall Thomas nel 1957.13 In questo studio iniziale, tutti e sei i pazienti morirono e solo due pazienti mostrarono segni di attecchimento transitorio a causa delle quantità sconosciute e dei potenziali pericoli dell'osso trapianto di midollo in quel momento. Nel 1969, il dottor E. Donnall Thomas eseguì il primo trapianto di midollo osseo negli Stati Uniti, sebbene il successo del trattamento allogenico rimase esclusivo. Nel 1972, l’anno della scoperta della ciclosporina (il farmaco immunosoppressore),14 furono riportati i primi successi di trapianto allogenico per anemia aplastica e leucemia mieloide acuta in una ragazza di 16 anni.15 Dagli anni ’60 agli anni ’70, una serie di lavori condotti da Friendenstein e collaboratori su aspirati di midollo osseo hanno dimostrato la relazione tra la differenziazione osteogenica e una sottopopolazione minore di cellule derivate dal midollo osseo.16 Successivamente si è dimostrato che queste cellule sono distinguibili dalla popolazione ematopoietica e sono in grado di proliferare rapidamente come cellule aderenti nei vasi di coltura dei tessuti. Un altro importante passo avanti compiuto dal team di Friendenstein è stata la scoperta che queste cellule potevano formare l'unità formante colonie quando il midollo osseo veniva seminato come coltura in sospensione e successivamente differenziato in osteoblasti, adipociti e condrociti, suggerendo che queste cellule conferiscono la capacità di proliferare e differenziarsi in diversi tipi di cellule.17 Nel 1991, in concomitanza con la scoperta delle cellule staminali embrionali umane (hESC), di cui parleremo nella sezione successiva, il termine "cellule staminali mesenchimali", precedentemente note come cellule staminali stromali o cellule staminali "osteogeniche", , fu coniato per la prima volta a Caplan e ampiamente utilizzato fino ad oggi.18 A partire dal trapianto di midollo osseo 60 anni fa, il percorso della terapia con cellule staminali si è sviluppato nel corso degli anni fino a diventare un nuovo agente terapeutico di medicina rigenerativa per il trattamento di numerose malattie incurabili, che essere esaminati e discussi in questa revisione, compresi i disturbi neurologici, le disfunzioni polmonari, le malattie metaboliche/endocrine, i disturbi riproduttivi, le ustioni cutanee e le condizioni cardiovascolari).