Studi recenti hanno dimostrato che la componente stromale del midollo osseo, costituita da una popolazione cellulare eterogenea (cellule endoteliali, fibroblasti, adipociti, osteoblasti, ecc.), oltre a svolgere una funzione regolatoria sulla proliferazione e differenziazione delle cellule del sistema emopoietico, contiene cellule staminali non emopoietiche dotate di capacità di automantenimento e di differenziazione.

Questo tipo di caratteristiche sono tipicamente associate alla natura staminale delle cellule.

Le staminali sono quelle cellule che non si sono ancora “specializzate”, cioè non si sono ancora differenziate in cellule con una specifica e definitiva funzione. Questa loro caratteristica le rende estremamente preziose, in quanto sono potenzialmente in grado di “riparare” organi e tessuti danneggiati.

Le cellule stromali, in particolari condizioni di coltura e stimolazione, sono dotate di capacità di automantenimento e di differenziazione in tessuto osseo, cartilagineo, muscolare, tendineo e adiposo. Attualmente lo studio delle cellule stromali e delle loro capacità funzionali ricopre un elevato interesse nel campo dell’ingegneria dei tessuti e della plasticità delle cellule staminali.
Le cellule stromali in coltura sono generalmente indicate con il nome di cellule staminali mesenchimali (MSCs). Le MSCs rappresentano una popolazione di cellule multipotenti che si trova nel midollo osseo, nel tessuto adiposo e, in quantità estremamente esigue, nel sangue periferico. Pur rappresentando soltanto una minima quota delle cellule nucleate del tessuto di appartenenza, le MSCs possono essere espanse in vitro.
In particolari terreni di coltura, le MSCs possono differenziare in diversi tessuti cellulari: osseo, cartilagineo, muscolare, tendineo. La relativa facilità d’isolamento, l’elevata potenzialità di espansione in vitro ed il potenziale differenziativo hanno permesso alle MSCs di essere utilizzate per applicazioni di terapia cellulare nell’ambito della medicina riparativa e rigenerativa.

Ad oggi le applicazioni cliniche con cellule mesenchimali adulte autologhe sono numerose:

• Ortopedia: coadiuvanti in riparazioni ossee, trapianti di cartilagine e artrosi
• Cardiologia: patologie cardiovascolari e “riparazioni” del cuore
  infartuato
• Oftalmologia: coadiuvanti nella rigenerazione della cornea e nel trattamento della degenerazione maculare
• Processi infiammatori cronici e acuti

Numerose altre applicazioni terapeutiche sono in fase sperimentale, in qualche caso avanzata, anche in medicina umana:

• ricostruzione del midollo spinale danneggiato a seguito di un trauma
• cura di malattie neurodegenerative (morbi di Parkinson e di Alzheimer)
• cura di malattie muscolo-scheletriche
• cura di malattie degenerative della retina, della cornea, dell’apparato uditivo
• cura di malattie metaboliche (per esempio il diabete)
• ricostruzione ossea

Neurosfera

La modalità di trattamento

Precisiamo innanzitutto che la nostra struttura utilizza esclusivamente cellule staminali adulte autologhe.
L’animale è sottoposto ad una prima accurata visita specialistica e ad eventuali esami ematochimici e strumentali al fine di verificare l’idoneità al trattamento.
Accertate le condizioni generali, si procede con il protocollo per il trattamento con staminali mesenchimali composto di quattro fasi:

• Prelievo (da midollo osseo, tessuto adiposo o sangue periferico)
• Isolamento, analisi ed eventuale concentrazione in laboratorio
  delle staminali
• Impianto delle staminali
• Assistenza post-trattamento

L’intero procedimento avviene nel rispetto delle procedure di massima sterilità.
Il prelievo di materiale biologico è effettuato in sala operatoria mentre il successivo trattamento delle cellule avviene all’interno dell’Ospedale Veterinario San Michele nell’area dedicata alle cellule staminali; essa è composta di due laboratori indipendenti: il laboratorio I utilizzato per l’accettazione e la registrazione del materiale biologico e il laboratorio II dove avviene la manipolazione delle cellule staminali.
Nel laboratorio II le cellule sono manipolate all’interno di una cabina di sicurezza; la presenza di un impianto di filtrazione dell’aria, progettato per garantire un numero molto elevato di ricircoli ambiente all’ora, e di un impianto germicida a raggi U.V. garantiscono la massima sicurezza di mantenimento di pulizia dell’aria all’interno del laboratorio.
La provetta è elaborata in condizioni di sterilità, affinché le staminali non possano contaminarsi con virus, batteri o funghi.

I rischi della terapia con staminali adulte sono minimi e si limitano ai normali rischi di un intervento chirurgico. Poiché si tratta di cellule autologhe, non vi è alcun pericolo di reazioni di rigetto, come invece può occorrere in caso di trapianto di cellule e organi di terzi soggetti.

1. Prelievo

Prelievo del midollo osseo

Il medico veterinario, vagliate le condizioni cliniche dell’animale, la taglia, l’età e la tipologia d’intervento da intraprendere, valuterà da che materiale biologico isolare le cellule staminali mesenchimali scegliendo tra il midollo osseo, il tessuto adiposo e il sangue periferico.
Indipendentemente dalla tipologia, pur essendo scarsamente invasivo, il prelievo è sempre effettuato con l’animale in anestesia generale.
Il prelievo di midollo osseo è eseguito dall’omero tramite un sottile ago.
Il prelievo di tessuto adiposo può essere eseguito tramite biopsia o tramite liposuzione, in quest’ultimo caso utilizzando opportune cannule.
Nel caso si scelga come tessuto di partenza il sangue periferico, poiché esso è scarsamente ricco di cellule staminali, è necessario eseguire, preventivamente al prelievo, un trattamento con fattori di crescita che permettano la mobilizzazione delle cellule staminali dal midollo osseo al sangue.

2. Isolamento, analisi e concentrazione in laboratorio delle staminali

Espansione delle colture

Controllo della crescita cellulare

In laboratorio, il campione biologico raccolto all’interno di una provetta sterile è sottoposto a controlli qualitativi e quantitativi delle staminali contenute.
Con i campioni di sangue periferico e midollo osseo si procede isolando le cellule staminali, separandole dalle emazie e dalla porzione plasmatica, mediante centrifugazione per gradiente di densità.
Nel caso del tessuto adiposo si isolano le cellule staminali effettuando una digestione enzimatica del tessuto.
Le staminali depurate vengono quindi contate e ne è controllata la vitalità. Se vi sono sufficienti staminali vitali si può procedere al diretto trapianto o alla messa in coltura delle cellule nel caso in cui per la terapia siano richieste importanti concentrazioni di cellule staminali.
In quest’ultimo caso la tempistica per ottenere un numero adeguato di cellule in coltura può variare da una a tre settimane.

3. Impianto delle staminali

Cellule in crescita

La modalità di utilizzo delle staminali dipende dalla patologia presentata dal paziente. Vi sono due diverse procedure di applicazione delle cellule staminali:

• Inoculazione intravenosa
• Inoculazione intratecale – permette di iniettare le cellule nello spazio
  compreso fra l’aracnoide e la pia madre spinale che contiene il liquido
  cefalorachidiano (iniezione subaracnoidea)
• Iniezione diretta nell’area di applicazione mediante intervento
  chirurgico

Inoculazione intravenosa

E’ il metodo più semplice per applicare le staminali. È effettuato quando si desidera che le cellule staminali raggiungano tutti i distretti dell’organismo. Lo svantaggio di questa modalità d’impiego consiste nel fatto che l’effettiva concentrazione delle cellule nel punto di destinazione risulta essere relativamente bassa. L’inoculazione intravenosa è però utile nelle patologie a carico del sistema circolatorio e può essere associata all’intervento chirurgico per ampliarne i benefici.

Intervento chirurgico

Si rende necessario nei trattamenti in cui si desidera ottenere la massima concentrazione delle cellule staminali nella zona oggetto di trattamento.
Nel trattamento di alcune patologie il medico veterinario può decidere di intervenire eseguendo più cicli di trapianto di cellule staminali mesenchimali.

4. Assistenza post-trattamento

Nella maggioranza dei casi, la terapia staminale non presenta alcuna controindicazione. A seguito dell’intervento chirurgico l’animale resterà in osservazione per un periodo di tempo ritenuto idoneo a seconda del trattamento e della chirurgia effettuati.
Saranno fissate delle viste di controllo al fine di monitorare il decorso post operatorio e i benefici del trattamento.

Limiti del trattamento con staminali mesenchimali adulte autologhe e qualità delle cellule staminali

Valutare con precisione il potenziale terapeutico delle cellule staminali è difficile. In molte pubblicazioni e in alcuni centri di ricerca, nei pazienti trattati si è verificato un netto miglioramento della condizione clinica mentre rimane blando l’effetto per altri trattamenti.
Grande importanza è da attribuire anche alla qualità del materiale biologico utilizzato, infatti più l’organismo invecchia peggiore è la capacità delle sue cellule staminali di suddividersi e differenziarsi nel tessuto desiderato.