Cellule iPS: un nuovo approccio per il trattamento di malattie incurabili

Il 29 agosto 2019, un team di ricerca dell'Università di Osaka in Giappone ha utilizzato tessuto corneale indotto da cellule iPS per ripristinare la vista di una paziente divenuta cieca a causa di una malattia della cornea. Questo rapporto, appena uscito, ha suscitato subito una forte curiosità e aspettative nell'opinione pubblica.

Le cellule staminali pluripotenti indotte (cellule iPS) sono cellule staminali pluripotenti artificiali. Vengono realizzati introducendo e coltivando cellule somatiche, come la pelle umana, con fattori che inducono la pluripotenza, e quindi producendo cellule che hanno la capacità di differenziarsi in vari tessuti e organi del corpo umano e hanno una capacità di proliferazione illimitata. Attualmente è diventata una nuova idea per curare malattie difficili e complicate.

La fossilizzazione-ossificazione, nota anche come fossilizzazione-ossificazione progressiva (FOP), è una delle malattie rare al mondo. Nel mondo si contano non più di mille casi e in Giappone solo 80 pazienti. Finora non esiste una cura efficace.

Il sintomo principale di questa malattia è la formazione di tessuto osseo in eccesso nei muscoli. Fin dall'infanzia, i muscoli del paziente in tutto il corpo, comprese le membrane, i tendini, i legamenti e le altre parti che circondano i muscoli, si sono gradualmente induriti e calcificati. La calcificazione dei muscoli degli arti porterà a un restringimento dell'ampiezza del movimento delle articolazioni della mano e del piede e alla flessione delle dita; la calcificazione della colonna vertebrale causerà deformità della schiena; La calcificazione dei muscoli orali e dei muscoli coinvolti nella respirazione causerà difficoltà nell'alimentazione e insufficienza respiratoria e, alla fine, il paziente morirà tra il dolore.

Il 2 novembre 2018, il team di ricerca sulle cellule iPS dell'Università di Kyoto in Giappone ha riferito di aver utilizzato la tecnologia delle cellule iPS per selezionare diversi farmaci candidati che potrebbero avere effetti terapeutici sulla FOP. Sebbene sia ancora troppo presto per affermare che l'uomo abbia sconfitto la FOP, per i pazienti che soffrono di dolore questa ricerca è come un raggio di luce nell'oscurità.

Questo studio triennale è stato il primo tentativo riuscito al mondo di utilizzare le cellule iPS per selezionare farmaci che inibiscono la calcificazione muscolare. Sebbene siano ancora necessari numerosi esperimenti per ottenere farmaci realmente utilizzabili nella pratica clinica, questa volta l'uomo ha fatto un passo avanti importante nella ricerca e nel trattamento dei fibromi.

Oltre a essere utilizzate per stabilire modelli di analisi e screening di farmaci, le cellule iPS possono essere utilizzate anche nei campi del trapianto di organi e di tessuti. Ad esempio, le cellule iPS possono essere utilizzate per riparare i difetti della cartilagine.

Il tessuto cartilagineo è composto da condrociti e tessuto della matrice ed è presente in grandi quantità nelle articolazioni del corpo umano. Dopo essere stato gravemente danneggiato, è difficile per il tessuto cartilagineo ripararsi o rigenerarsi, il che può causare la perdita di cartilagine e compromettere seriamente la qualità della vita del paziente. Attualmente, i difetti della cartilagine vengono trattati principalmente trapiantando il tessuto cartilagineo sano del paziente stesso. Tuttavia, questo metodo ha maggiori probabilità di causare la degenerazione dei condrociti e di generare strutture fibrose, con conseguenti scarsi risultati del trapianto.

Il team di ricerca sul trapianto di tessuto osseo dell'iPS Cell Research Institute dell'Università di Kyoto in Giappone ha utilizzato cellule iPS di persone sane per differenziare i condrociti, che sono stati poi ulteriormente trasformati in tessuto cartilagineo; infine, i pezzi di tessuto sono stati trapiantati nei difetti della cartilagine dei pazienti. Il vantaggio di questo metodo è che l'elevata qualità dei condrociti destinati al trapianto può essere rigorosamente controllata e non richiede come fonte il tessuto del paziente stesso. Attualmente i ricercatori stanno conducendo esperimenti sui topi.

Nel campo della medicina rigenerativa, oltre a utilizzare le cellule iPS per curare le malattie della cartilagine, i ricercatori stanno anche cercando di differenziare le cellule iPS in tessuto cardiaco, tessuto pancreatico, tessuto retinico, ecc. In parole povere, questo metodo prevede l'estrazione delle cellule iPS dal corpo del paziente, la differenziazione delle cellule iPS in tessuto miocardico, tessuto corneale, tessuto neurale, piastrine, isole pancreatiche, ecc. in vitro e quindi il trapianto di questi tessuti nell'area interessata del paziente, compensando o sostituendo in ultima analisi il tessuto difettoso. La terapia con cellule iPS offre una nuova prospettiva per il trattamento di patologie difficili e complicate, come le cardiopatie congenite e la degenerazione retinica; la ricerca in materia ha compiuto notevoli progressi.

In che modo le cellule iPS differiscono dalle cellule staminali

La differenza principale tra le cellule iPS e le cellule staminali è che le cellule iPS non provengono direttamente da organi e tessuti umani, ma sono un tipo di cellule staminali derivate tramite editing genetico. Ad esempio, Shinya Yamanaka, lo scienziato giapponese che per primo l'ha scoperto, ha utilizzato vettori virali per trasferire una combinazione di quattro fattori di trascrizione in cellule somatiche differenziate, riprogrammandole per ottenere cellule staminali pluripotenti indotte simili alle cellule staminali embrionali. Anche altri metodi scoperti dagli scienziati di tutto il mondo possono produrre questo tipo di cellule. Basta scegliere il metodo di preparazione più adatto in base alla tipologia.

Quali sono i vantaggi delle celle iPS?

Innanzitutto, similmente alle cellule staminali embrionali, ha forti capacità di differenziazione e rigenerazione e può differenziarsi in vari tipi di cellule richieste da vari organi e tessuti del corpo umano. In secondo luogo, si tratta di una cellula staminale ricavata tramite editing genetico, quindi non ci sono problemi etico-sociali riguardo alla sua origine. Infine, può generare linee cellulari di controllo isogeniche tramite l'editing genetico CRISPR-Cas9. Questa tecnica di editing genetico può modificare il DNA allo scopo di utilizzare le cellule per curare le malattie umane.