Nonostante i progressi nella diagnosi, nei farmaci e nelle soluzioni per la gestione del dolore a breve termine , l’obiettivo sfuggente di un farmaco per l’OA modificante la malattia è rimasto fuori portata. Negli ultimi anni, tuttavia, l’uso della terapia con cellule staminali ha guadagnato terreno come promettente alternativa alla chirurgia e per migliorare la qualità della vita dei pazienti.
Caratterizzata da estesi danni alle articolazioni e dolore debilitante, l’osteoartrosi (OA) colpisce milioni di persone in tutto il mondo e rappresenta da tempo un notevole onere clinico ed economico.
Un team di ricercatori della Emory, in collaborazione con altri siti di reclutamento in tutta la nazione, ha esplorato il potenziale delle cellule staminali mesenchimali come opzione di trattamento rivoluzionaria per l’artrosi del ginocchio, una delle cause più comuni di dolore cronico al ginocchio.
Questo tipo di trattamento cerca di sfruttare la capacità delle cellule del paziente di riparare il tessuto danneggiato. Tuttavia, la disponibilità di dati affidabili provenienti da studi randomizzati e controllati ben progettati è stata limitata, in particolare rispetto al gold standard del trattamento per l’OA del ginocchio, le iniezioni di corticosteroidi (CSI).
I primi risultati della ricerca sono stati pubblicati su Nature Medicine.
Cellule staminali: che effetto hanno sull’osteoartrosi?
Gli studiosi descrivono uno studio clinico randomizzato unico nel suo genere per identificare la fonte più efficace di iniezioni cellulari per l’OA del ginocchio. Il gruppo di ricerca ha confrontato tre tipi di preparati cellulari, tra cui il concentrato di aspirato di midollo osseo autologo (BMAC), la frazione vascolare stromale autologa (SVF) e le MSC allogeniche del tessuto del cordone ombelicale umano (UCT) contro il CSI.
Le misure di esito primarie erano la scala analogica visiva (VAS) e il Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score (KOOS) per il dolore dal basale a un anno. La domanda che ha guidato la ricerca era se le terapie cellulari potessero sovraperformare i corticosteroidi nel trattamento dell’artrosi del ginocchio dopo un anno.
Sebbene i risultati abbiano mostrato che ciascun gruppo ha avuto un miglioramento misurabile nel dolore e nella funzionalità, non vi è stato alcun vantaggio significativo nell’utilizzare uno qualsiasi dei prodotti cellulari testati rispetto al trattamento con corticosteroidi antinfiammatori standard di riferimento al follow-up di 12 mesi per quanto riguarda il cambiamento nel Punteggio del dolore VAS rispetto al basale.
Allo stesso modo, l’analisi del punteggio del dolore KOOS ha prodotto risultati coerenti, senza differenze significative tra i gruppi al termine dei 12 mesi nella variazione del punteggio rispetto al basale.
“Lo studio non ha dimostrato alcuna superiorità di alcuna terapia cellulare rispetto ai corticosteroidi nel ridurre l’intensità del dolore nel corso di un anno”, afferma Scott D. Boden, MD, direttore dell’Emory Orthopaedics and Spine Center e autore senior dello studio.
“Mentre c’è molto entusiasmo riguardo alla capacità rigenerativa delle cellule staminali, i risultati mettono in discussione l’efficacia comparativa di varie iniezioni per l’osteoartrosi del ginocchio e sottolineano l’importanza di un approccio personalizzato nella scelta del trattamento giusto per le esigenze specifiche di ciascun paziente.”
L’ampia portata dello studio si è estesa anche alla valutazione della sicurezza di queste procedure misurando ogni reazione avversa, che va dal lieve disagio articolare e gonfiore ai ricoveri non correlati. È importante sottolineare che lo studio non ha riscontrato eventi avversi gravi correlati allo studio o infezioni sintomatiche del ginocchio in nessuno dei gruppi di trattamento in nessun momento durante il follow-up.
Secondo il dottor Boden, i documenti futuri derivanti dall’analisi dei dati in corso determineranno se alcuni sottogruppi di pazienti potrebbero beneficiare preferenzialmente di uno di questi trattamenti piuttosto che di un altro.
I risultati rappresentano un importante passo avanti nel rispondere a domande chiave sull’efficacia comparativa di alcune opzioni di trattamento dell’OA , ma un’analisi più approfondita utilizzando la risonanza magnetica e l’analisi cellulare di ciascun iniettato continuerà a contribuire a definire gli standard di cura.
Le cellule staminali sono le materie prime del corpo, cellule da cui vengono generate tutte le altre cellule con funzioni specializzate. Nelle giuste condizioni nel corpo o in laboratorio e si dividono per formare più cellule chiamate cellule figlie.
Queste cellule figlie diventano nuove cellule staminali o cellule specializzate (differenziazione) con una funzione più specifica, come cellule del sangue, cellule cerebrali, cellule del muscolo cardiaco o cellule ossee. Nessun’altra cellula del corpo ha la capacità naturale di generare nuovi tipi di cellule.
I ricercatori sperano che gli studi sulle cellule staminali possano aiutare a:
Aumentare la comprensione di come si verificano le malattie. Osservandole le maturare in cellule nelle ossa, nel muscolo cardiaco, nei nervi e in altri organi e tessuti, i ricercatori possono comprendere meglio come si sviluppano le malattie e le condizioni.
Generare cellule sane per sostituire le cellule colpite dalla malattia (medicina rigenerativa). Le c. staminali possono essere guidate per diventare cellule specifiche che possono essere utilizzate nelle persone per rigenerare e riparare i tessuti che sono stati danneggiati o colpiti da malattie.
Le persone che potrebbero trarre beneficio dalle terapie con c. staminali includono quelle con lesioni del midollo spinale, diabete di tipo 1, morbo di Parkinson, sclerosi laterale amiotrofica, morbo di Alzheimer, malattie cardiache, ictus, ustioni, cancro e osteoartrite.
Le cellule staminali potrebbero avere il potenziale per essere coltivate e diventare nuovi tessuti da utilizzare nella medicina rigenerativa e nei trapianti. I ricercatori continuano a far avanzare le conoscenze sulle c. staminali e sulle loro applicazioni nella medicina rigenerativa e nei trapianti.
Testare la sicurezza e l’efficacia di nuovi farmaci. Prima di utilizzare farmaci sperimentali sull’uomo, i ricercatori possono utilizzare alcuni tipi di c. staminali per testare la sicurezza e la qualità dei farmaci. Questo tipo di test avrà molto probabilmente innanzitutto un impatto diretto sullo sviluppo di farmaci per i test di tossicità cardiaca.
Nuove aree di studio includono l’efficacia dell’utilizzo di c. staminali umane che sono state programmate in cellule tessuto-specifiche per testare nuovi farmaci. Affinché la sperimentazione di nuovi farmaci sia accurata, le cellule devono essere programmate per acquisire le proprietà del tipo di cellule bersaglio del farmaco. Sono allo studio tecniche per programmare le cellule in cellule specifiche.
Ad esempio, le cellule nervose potrebbero essere generate per testare un nuovo farmaco per una malattia nervosa. I test potrebbero dimostrare se il nuovo farmaco ha avuto qualche effetto sulle cellule e se le cellule sono state danneggiate.
Esistono diverse fonti di cellule staminali:
C. staminali embrionali. Queste cellule staminali provengono da embrioni di età compresa tra 3 e 5 giorni. In questa fase, un embrione è chiamato blastocisti e contiene circa 150 cellule.
Queste sono c. staminali pluripotenti (ploo-RIP-uh-tunt), il che significa che possono dividersi in più c. staminali o diventare qualsiasi tipo di cellula nel corpo. Questa versatilità consente di utilizzare le cellule staminali embrionali per rigenerare o riparare tessuti e organi malati.
C. staminali adulte. Queste cellule staminali si trovano in piccole quantità nella maggior parte dei tessuti adulti, come il midollo osseo o il grasso. Rispetto alle cellule staminali embrionali, le c. staminali adulte hanno una capacità più limitata di dare origine a varie cellule del corpo.
Fino a poco tempo fa, i ricercatori pensavano che le c. staminali adulte potessero creare solo tipi di cellule simili. Ad esempio, i ricercatori pensavano che le c. staminali che risiedono nel midollo osseo potessero dare origine solo alle cellule del sangue.
Tuttavia, prove emergenti suggeriscono che le c. staminali adulte potrebbero essere in grado di creare vari tipi di cellule. Ad esempio, le c. staminali del midollo osseo potrebbero essere in grado di creare cellule ossee o muscolari cardiache.
Questa ricerca ha portato a studi clinici in fase iniziale per testare l’utilità e la sicurezza nelle persone. Ad esempio, le cellule staminali adulte vengono attualmente testate su persone con malattie neurologiche o cardiache.
Cellule adulte alterate per avere le proprietà delle c. staminali embrionali. Gli scienziati sono riusciti a trasformare normali cellule adulte in c. staminali utilizzando la riprogrammazione genetica. Alterando i geni nelle cellule adulte, i ricercatori possono riprogrammare le cellule affinché agiscano in modo simile alle c. staminali embrionali.
Questa nuova tecnica potrebbe consentire l’uso di cellule riprogrammate invece di c. staminali embrionali e prevenire il rigetto delle nuove c. staminali da parte del sistema immunitario. Tuttavia, gli scienziati non sanno ancora se l’utilizzo di cellule adulte alterate causerà effetti negativi sugli esseri umani.
I ricercatori sono stati in grado di prendere cellule regolari del tessuto connettivo e riprogrammarle per diventare cellule cardiache funzionali. Negli studi, animali con insufficienza cardiaca a cui erano state iniettate nuove cellule cardiache hanno sperimentato un miglioramento della funzionalità cardiaca e del tempo di sopravvivenza.
C. staminali perinatali. I ricercatori hanno scoperto cellule staminali nel liquido amniotico e nel sangue del cordone ombelicale. Queste c. staminali hanno la capacità di trasformarsi in cellule specializzate.
Il liquido amniotico riempie la sacca che circonda e protegge il feto in via di sviluppo nell’utero. I ricercatori hanno identificato le c. staminali in campioni di liquido amniotico prelevati da donne in gravidanza per test o trattamenti, una procedura chiamata amniocentesi.
Le c. staminali embrionali si ottengono da embrioni allo stadio iniziale, un gruppo di cellule che si forma quando gli ovuli vengono fecondati con lo sperma in una clinica di fecondazione in vitro. Poiché le c. staminali embrionali umane vengono estratte da embrioni umani, sono state sollevate diverse domande e questioni sull’etica della ricerca sulle cellule staminali embrionali.
Il National Institutes of Health ha creato linee guida per la ricerca sulle cellule staminali umane nel 2009. Le linee guida definiscono le c. staminali embrionali e il modo in cui possono essere utilizzate nella ricerca e includono raccomandazioni per la donazione di c. staminali embrionali. Inoltre, le linee guida stabiliscono che le c. staminali embrionali provenienti da embrioni creati mediante fecondazione in vitro possono essere utilizzate solo quando l’embrione non è più necessario.
Gli embrioni utilizzati nella ricerca sulle c. staminali embrionali provengono da ovociti fecondati nelle cliniche di fecondazione in vitro ma mai impiantati nell’utero delle donne. Le c. staminali vengono donate con il consenso informato dei donatori. Le c. staminali possono vivere e crescere in soluzioni speciali in provette o capsule di Petri nei laboratori.
Sebbene la ricerca sulle c. staminali adulte sia promettente, le c. staminali adulte potrebbero non essere così versatili e durevoli come le c. staminali embrionali. Potrebbe non essere possibile manipolare le c. staminali adulte per produrre tutti i tipi di c., il che limita il modo in cui le cellule staminali adulte possono essere utilizzate per curare le malattie.
Le c. staminali adulte hanno anche maggiori probabilità di contenere anomalie dovute a rischi ambientali, come tossine, o errori acquisiti dalle cellule durante la replicazione. Tuttavia, i ricercatori hanno scoperto che le cellule staminali adulte sono più adattabili di quanto si pensasse inizialmente.
Una linea di cellule staminali è un gruppo di cellule che discendono tutte da una singola cellula staminale originale e vengono coltivate in laboratorio. Le cellule di una linea di cellule staminali continuano a crescere ma non si differenziano in cellule specializzate. Idealmente, rimangono esenti da difetti genetici e continuano a creare più cellule staminali. Grappoli di cellule possono essere prelevati da una linea di cellule staminali e congelati per essere conservati o condivisi con altri ricercatori.
La terapia con cellule staminali, nota anche come medicina rigenerativa, promuove la risposta di riparazione dei tessuti malati, disfunzionali o danneggiati utilizzando cellule staminali o loro derivati. È il capitolo successivo nel trapianto di organi e utilizza cellule invece di organi di donatori, la cui disponibilità è limitata.
I ricercatori coltivano cellule staminali in un laboratorio. Queste cellule staminali vengono manipolate per specializzarsi in tipi specifici di cellule, come cellule del muscolo cardiaco, cellule del sangue o cellule nervose.
Le cellule specializzate possono quindi essere impiantate in una persona. Ad esempio, se la persona ha una malattia cardiaca, le cellule potrebbero essere iniettate nel muscolo cardiaco. Le cellule muscolari cardiache sane trapiantate potrebbero quindi contribuire a riparare il muscolo cardiaco ferito.
I ricercatori hanno già dimostrato che le cellule del midollo osseo adulto guidate a diventare cellule simili al cuore possono riparare il tessuto cardiaco nelle persone, e sono in corso ulteriori ricerche.
Affinché le cellule staminali embrionali siano utili, i ricercatori devono essere certi che le cellule staminali si differenzieranno nei tipi cellulari specifici desiderati.
I ricercatori hanno scoperto modi per indirizzare le cellule staminali a diventare tipi specifici di cellule, ad esempio indirizzando le cellule staminali embrionali a diventare cellule cardiache. La ricerca è in corso in questo settore.
Le cellule staminali embrionali possono anche crescere in modo irregolare o specializzarsi spontaneamente in diversi tipi di cellule. I ricercatori stanno studiando come controllare la crescita e la differenziazione delle cellule staminali embrionali.
Le cellule staminali embrionali potrebbero anche innescare una risposta immunitaria in cui il corpo del ricevente attacca le cellule staminali come invasori estranei, oppure le cellule staminali potrebbero semplicemente non funzionare come previsto, con conseguenze sconosciute. I ricercatori continuano a studiare come evitare queste possibili complicazioni.
La clonazione terapeutica, chiamata anche trasferimento nucleare di cellule somatiche, è una tecnica per creare cellule staminali versatili indipendenti dagli ovuli fecondati. In questa tecnica, il nucleo viene rimosso da un uovo non fecondato. Questo nucleo contiene il materiale genetico. Il nucleo viene anche rimosso dalla cellula di un donatore.
Questo nucleo donatore viene quindi iniettato nell’ovulo, sostituendo il nucleo rimosso, in un processo chiamato trasferimento nucleare. L’uovo può dividersi e presto forma una blastocisti. Questo processo crea una linea di cellule staminali geneticamente identica alle cellule del donatore: in sostanza, un clone.
Alcuni ricercatori ritengono che le cellule staminali derivate dalla clonazione terapeutica possano offrire vantaggi rispetto a quelle provenienti da ovuli fecondati perché le cellule clonate hanno meno probabilità di essere rigettate una volta trapiantate nella donatrice e potrebbero consentire ai ricercatori di vedere esattamente come si sviluppa una malattia.
