Cellule staminali ematopoietiche

Schermata 1Le Cellule Staminali Ematopoietiche (CSE) sono state isolate dal midollo osseo del topo nel 1961 da Till e McCulloch (Till Je, Mc Culloch EA 1961), come cellule in grado di dare origine a tutti i tipi cellulari del sangue periferico.
Negli anni a seguire furono condotti studi in vitro da Wu et al. (1967); Iscove et al. (1971); Metcalf et al. (1975) ai quali si devono la standardizzazione dei primi saggi funzionali, la rivelazione dei concetti che definiscono la biologia della cellula staminale ematopoietica e la possibile estensione degli stessi concetti alla comprensione dei meccanismi biologici che regolano la sopravvivenza e proliferazione della cellula staminale tumorale nonché delle cellule staminali non-ematopoietiche.

Lo studio in vivo della capacità delle CSE di ripopolare il midollo osseo è stato eseguito attraverso l’inoculo in topi privati di qualsiasi precursore ematopoietico mediante irradiamento corporeo totale, di cellule prelevate dal midollo di un animale singenico donatore.
Le cellule inoculate nel circolo dell’animale irradiato erano in grado di insediarsi in tutti i siti ematopoietici dell’animale ospite, compresa la milza, dove, dopo 10-14 giorni dal trapianto, davano origine alla formazione di noduli di tessuto ematopoietico microscopicamente visibili, ognuno dei quali era, in realtà, il prodotto di un processo di espansione clonale di una singola cellula che, una volta isolata ed identificata, ha preso il nome di Colony Forming Units-Spleen (CFU-S).

Analoghi studi eseguiti nell’uomo hanno portato all’identificazione di una popolazione di cellule staminali ematopoietiche dalle caratteristiche analoghe a quella murina. Studi successivi hanno permesso di comprendere l’immunofenotipo sia delle CFU-S che delle Cellule Staminali Ematopoietiche umane, in modo da permettere una loro rapida e facile individuazione nel contesto di una popolazione cellulare in vitro o in un tessuto in vivo.

Il primo tentativo di impiego di midollo osseo nel trattamento di una patologia ematologica risale al 1891 quando Brown-Sequard somministrò midollo rosso per via orale a un paziente affetto da leucemia acuta. Altri tentativi successivi, sporadicamente segnalati, si devono considerare più che pionieristici, fino ad arrivare al 1939 quando fu eseguita la prima infusione endovenosa di midollo osseo: in quell’anno su Annals of Internal Medicine fu pubblicato il caso di un paziente affetto da aplasia midollare trattato con infusione endovenosa di midollo ottenuto da fratello.

Tuttavia l’inizio della moderna trapiantologia risale alla metà del ‘900 con gli studi del 1951 di Jacobson e coll.; questi dimostrarono che i topi potevano guarire da un’irradiazione mortale se le aree emopoietiche del loro femore venivano schermate, avendo osservato in precedenza che l’aplasia midollare nei topi irradiati poteva essere reversibile schermando la milza. In seguito si osservò che topi in cui erano state somministrate dosi potenzialmente letali di radiazioni risultavano protetti da un’infusione di midollo e nel 1952 Lorenz e coll. dimostrarono che la guarigione era dovuta alle cellule contenute nel midollo trapiantato.
Subito dopo la seconda guerra mondiale, gli effetti ematologici osservati in seguito all’irradiazione nei sopravvissuti alle bombe atomiche di Hiroshima e Nagasaki stimolarono la ricerca sulla potenziale capacità del midollo osseo di conferire una radioprotezione.

Oltre al campo ematologico, le prime applicazioni cliniche di medicina rigenerativa si sono avute in campo ortopedico e cardiologico. Le cellule staminali isolate dallo stroma midollare hanno dimostrato la capacità, sia in vitro che in vivo, di generare cardiomiociti contrattili e cellule endoteliali utili alla formazione di nuovi vasi, e di rilasciare fattori trofici in grado di stimolare le staminali risiedenti nel cuore. Questa capacità è stata dimostrata anche per cellule stromali provenienti da altre sorgenti come ad esempio il liquido amniotico o il tessuto adiposo.

Numerosi studi sperimentali hanno avvalorato la tesi che l’infusione di diversi progenitori midollari, progenitori endoteliali circolanti e cellule tissutali residenti sono efficaci nell’aumentare la neovascolarizzazione e la funzionalità cardiaca.

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