Restoring the enteric nervous system: neural progenitors derived from amniotic fluid and placenta stem cells for novel approaches in the treatment of Hirschsprung disease

Data inizio
1 dicembre 2012
Durata (mesi) 
36
Dipartimenti
Scienze Chirurgiche Odontostomatologiche e Materno-Infantili
Responsabili (o referenti locali)
Giacomello Luca
Parole chiave
fetal stem cells, Hirschsprung, regenerative medicine

Il morbo di Hirschsprung è una patologia congenita che provoca occlusione intestinale con conseguenze anche letali. Colpisce 1/5000 neonati, nel 10% dei casi si tratta di bambini affetti da trisomia del cromosoma 21. La causa è un difetto nel differenziamento neuronale che compromette la formazione del sistema nervoso enterico e la funzionalità peristaltica dell’intestino. Ad oggi, l’unica possibilità terapeutica è chirurgica, con la rimozione del tratto non funzionale per anastomizzare in prossimità dell’ano la porzione gangliare del colon con normale peristalsi. L’intervento non è scevro da complicanze quali costipazione cronica, deiscenza dell’anastomosi, ed episodi di enterocolite anche post-intervento potenzialmente mortali. Poter rigenerare il sistema nervoso nell’area compromessa costituirebbe un approccio curativo molto meno invasivo, più razionale e completo.
Le cellule staminali derivate da liquido amniotico (AFSC) stanno ricevendo crescente attenzione come fonte alternativa di cellule staminali per terapie cellulo-mediate grazie alle loro elevate capacità rigenerative. Rispetto ad altri tipi di cellule staminali, i vantaggi legati ad un loro utilizzo includono:
- una capacità differenziativa molto spiccata, infatti essendo di origine fetale e quindi a metà tra le cellule staminali adulte ed embrionali sono definite “largamente multipotenti” e sono già state differenziate in cellule neuronali, almeno in vitro.
- bassa immunogenicità che potrebbe consentire allottrapianto
- non tumorigenicità
- assenza di problematiche di tipo etico.
Per questi motivi, l’uso di cellule staminali appare una promettente strategia mirata al ripristino della funzionalità della parete gangliare nei neonati affetti dal morbo di Hirschsprung.
Vari autori hanno pubblicato esperimenti in cui sono si è tentato di utilizzare cellule derivate da precursori neurali del sistema nervoso enterico. Cellule ottenute da intestino umano, fino a 16 anni dopo la nascita, sono state espanse in vitro per poi essere impiantate in segmenti d’intestino agangliare. Le cellule hanno colonizzato il tessuto accettore generando un fenotipo neuronale senza tuttavia riuscire a ripristinare motilità. Il tessuto intestinale già formato potrebbe quindi non essere la fonte ottimale di cellule progenitrici. Ripristinare la funzione peristaltica implica infatti che i precursori colonizzino l’organo stabilendo le corrette connessioni con la muscolatura, con le cellule di Cajal e con altri neuroni. Questo potrebbe essere ottenuto utilizzando cellule pre condizionate nel differenziamente ma che conservino maggiori proprietà plastiche.
Al fine di raggiungere questo obiettivo proponiamo di migliorare gli strumenti per condizionare il differenziamento, ossia, completare l’identificazione di recettori ormonali presenti sulla membrana plasmatica delle AFSC e valutarne la funzione sul differenziamento. Due recettori sicuramente determinanti in questo senso sono Ret ed il recettore per l’endotelina di tipo B (EDNRB). Con i rispettivi ligandi, Fattore Neurotrofico Gliale (GDNF) e Endotelina di tipo 3 (Edn3), Ret e EDNRB giocano un ruolo fondamentale coordinando la maturazione dei precursori oltre alla proliferazione, migrazione ed attecchimento nella sede opportuna. Infatti, la maggior parte dei pazienti affetti dal morbo di Hirschsprung sono portatori di mutazioni a carico dei geni che codificano per queste quattro proteine. Inoltre in modelli animali, le stesse mutazioni provocano un fenotipo del tutto simile all’aganglionosi osservata nei pazienti. Ret inoltre modula l’espressione di altri recettori simili ad EDNRB, quali CXCR4 e CX1CR3.
Intendiamo descrivere in modo più sistematico i recettori espressi dalle AFSC, vedi fase 0.
Una volta definito un “portfolio” di potenziali stimoli specifici ne studieremo la funzione in modelli di differenziamento in vitro.
Infine utilizzeremo degli espianti come modelli intermedi al fine di verificare l’abilità di cellule precondizionate nel differenziarsi in un microambiente qaunto più simile a quello che troverebbero se trapiantate nel paziente.
L’obiettivo è quello di produrre in vitro cellule adatte a rigenerare i gangli del sistema nervoso neurale e raccogliere dati sufficienti a disegnare e finanziare successivi studi, su modelli animali prima, e sull’uomo poi.

Partecipanti al progetto

Attività

Strutture