Staminali e terapia genica per ricostruire la pelle / Stamina and gene therapy to rebuild the skin

Staminali e terapia genica per ricostruire la pelle Stamina and gene therapy to rebuild the skin

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa



Lembo di epidermide, coltivato su fibrina. / Fibrin-cultivated epidermis.


Una strada che si snoda tra Modena e Bochum, in Germania. E la storia di un bambino sottoposto a una terapia sperimentale in grado di ricostruire l’80% della sua pelle danneggiata da una grave malattia. Grazie alla combinazione della terapia genetica e della medicina rigenerativa.
Ricostruire la pelle con una terapia genica a base di cellule staminali, salvavita. Un traguardo frutto di un misto tra corsa contro il tempo e lunghe attese, quelle dei tempi necessari alla ricerca per studiare, capire e testare terapie biologiche promettenti. Il risultato di questo connubio, in gran parte made in Italy, è un trapianto di cellule staminali corrette geneticamente usate per un trapianto di pelle in un bambino farfalla, affetto cioè da una grave malattia della pelle, la epidermolisi bollosa (Eb). Un traguardo presentato oggi sulle pagine di Nature e frutto della collaborazione tra alcuni centri europei e i ricercatori del Centro di medicina rigenerativa Stefano Ferrari dell’Università di Modena e Reggio Emilia e lo spin-off universitario Holostem Terapie Avanzate, lì dove è nato Holoclar, la prima terapia avanzata a base di cellule staminali.
La malattia

Li chiamano bambini farfalla o bambini con pelle di cristallo perché la loro pelle è fragile, estremamente fragile. Così tanto che anche giocare e correre rappresenta un rischio per la propria salute. Sono i bimbi affetti da epidermolisi bollosa, un gruppo di malattie genetiche rare che rende la pelle estremamente fragile, anche solo per piccole attività di sfregamento o pressione, associata alla comparsa di bolle e piaghe dolorose. Alla base delle malattie – di cui si identificano tre forme principali, epidermolitica, giunzionale e distrofica – alcuni difetti genetici che modificano l’anatomia della pelle, rendendola appunto fragile.
Si tratta di geni che raccolgono le istruzioni per la formazione di alcune proteine fondamentali per ancorare tra loro epidermide e derma, rispettivamente lo strato più esterno e quello più interno della pelle. Quando questi geni sono mutati l’epidermide tende a staccarsi dal derma. Le conseguenze della malattia, che nel mondo si stima colpisca un bimbo su 17mila nati, in Italia uno su 82mila, non si limitano a bolle e piaghe, di per sé già invalidanti e dolorose: le lesioni spesso sono causa di infezioni, possono impedire l’uso delle mani, rendere difficile muoversi. Ma l’epidermolisi bollosa aumenta anche il rischio di carcinomi e nelle forme più gravi può essere letale in età neonatale o nell’utero. Attualmente non esistono terapie in grado di guarire il difetto genetico e dunque curare la malattia.
Il caso

All’ospedale di Bochum, in Germania, nell’autunno del 2015, arriva un bambino. Ha una forma così grave di epidermolisi (giunzionale) che ha perso l’80% della propria pelle. Per due mesi i medici cercano di mettere in campo tutte le terapie che possano rivelarsi utili, ma nessun tentativo ha effetto. La strada partita da Bochum arriva dunque fino a Modena, quando i medici del centro tedesco – Tobias Rothoeft e Norbert Teig – si mettono in contatto con il gruppo di Michele De Luca e il centro di medicina rigenerativa. “L’idea era quella di capire se questo bambino, che con una buona terapia antidolore riusciva a essere in forma, potesse usufruire della terapia sperimentale a cui sapevamo stava lavorando De Luca”, hanno raccontato i medici del centro durante la presentazione dei lavori.
La terapia

“Eravamo di fronte a una malattia genetica e avevamo la nostra esperienza nella crescita di tessuti di epidermide e i risultati ottenuti in passato con Holoclar, il primo farmaco al mondo a base di staminali registrato dall’Agenzia europea del farmaco”, racconta De Luca: “la soluzione che ci si è prospettata davanti era quella di unire le due cose: la capacità di crescita di lembi di epidermide in laboratorio, che si applicano da tempo a vittime di ustioni, e dall’altra la terapia genica per correggere il difetto genetico alla base della malattia”.
I ricercatori, tra cui il team di Graziella Pellegrini, coordinatrice della Terapia cellulare al Centro di medicina rigenerativa, hanno quindi prelevato delle cellule staminali dell’epidermide da una zona non danneggiata del bambino, hanno allestito delle colture cellulari in laboratorio e hanno modificato (con un vettore virale) le stesse cellule con la copia corretta alla base della malattia nel bambino (in questo caso il gene LAMB3, che codifica per la proteina laminina beta 3). Il gene corretto che si trova all’interno del vettore che si integra nel dna della cellula ospite, la quale comincia a produrre la proteina corrispondente. “Abbiamo messo insieme la capacità rigenerativa delle cellule staminali con quella correttiva della terapia genica”, ricorda De Luca. Qualcosa di analogo a quanto realizzato già nel 2006, in uno studio anche allora pubblicato su Nature. Il risultato è stata la produzione di lembi di pelle corretti, sani, che hanno ripreso la strada verso Bochum.
Dopo i trapianti

Gli esiti del primo trapianto, positivi, hanno spinto a continuare, replicandosi, tanto che dopo 8 mesi, e dopo tre trapianti, il bambino è stato dimesso. Con una pelle, di fatto, nuova. Oggi a due anni di follow-up il bambino sta bene: non ci sono bolle, lesioni, la pelle è capace di rigenerarsi da sola, e il bimbo può giocare a palla, andare su uno scivolo, e i ci sono i presupposti per credere che il decorso continuerà a essere positivo. Anche le analisi biomolecolari condotte sull’integrazione del vettore virale sono incoraggianti: non sembrano esserci integrazioni del vettore in zone del dna a rischio (che possano essere associate al rischio di cancro) né è stata rivelata la presenza di una risposta anticorpale contro il gene inserito nelle cellule, che avrebbe potuto causare rigetto.
Il futuro

Il traguardo, umano e scientifico, ha portato i ricercatori a capire qualcosa di più sulla biologia stessa delle cellule staminali. “In particolare, analizzando il genoma dei tessuti trapiantati, abbiamo visto che la gran parte delle rigenerazione dell’epidermide è dovuta a un piccolo gruppo di cellule, cosiddette cellule staminali long-lived che producono un gruppo di cellule stabili progenitrici, che vivono qualche settimana, da cui poi si generano i tessuti da rimpiazzare”, ha spiegato De Luca. “Conoscere questo meccanismo – ha poi precisato a Wired.it il ricercatore – potrebbe rivelarsi molto utile in futuro, perché significa che nel momento in cui ci imbarchiamo in colture epiteliali faremo particolare attenzione affinché il clone di queste cellule long-lived sia presente e si preservi”.
Al momento, fuori dall’uso compassionevole della terapia per il caso del bambino, continua il ricercatore, due sono le sperimentazioni cliniche approvate per il trattamento dell’epidermolisi bollosa: “Sono state approvate e al momento siamo nella fase di arruolamento: una riguarderà una forma di malattia giunzionale ma diversa da quella del bambino trattato, l’altra una forma distrofica, e nelle sperimentazioni saranno coinvolti non solo bambini ma anche adulti”. Allargando lo sguardo lo stesso approccio potrebbe essere utilizzato per altre forme di epidermolisi bollosa a trasmissione recessiva (in cui cioè basterebbe inserire una copia corretta del gene per ripristinare la funzione del gene compromesso). “Più in generale, a livello conettuale, potremmo immaginare di usare lo stesso approccio nei casi di patologie genetiche che colpiscono gli epiteli di rivestimento, come quello corneale, ma molto dipende dal bersaglio che si vuole colpire con la terapia”, conclude De Luca.
ENGLISH

A road that winds between Modena and Bochum, Germany. And the story of a child undergoing experimental therapy capable of rebuilding 80% of his skin damaged by a serious illness. Thanks to the combination of genetic therapy and regenerative medicine.
Rebuilding the skin with a stem-derived, lifelike gene therapy. A milestone is the result of a mix of races against time and long waits, those of the time needed to research to study, understand, and test promising biological therapies. The result of this blend, largely made in Italy, is a genetically correct genetic stem cell transplant for a skin transplant in a butterfly baby, suffering from severe skin disease, bullous epidermolysis (Eb). A milestone presented today on the pages of Nature and the result of collaboration between some European centers and the researchers of the Regenerative Medicine Center Stefano Ferrari of the University of Modena and Reggio Emilia and the university spin-off Holostem Terapie Avanzate, where Holoclar was born first advanced stem cell therapy.
The illness

They call them butterfly children or children with crystal skin because their skin is fragile, extremely fragile. So much so that even playing and running is a risk to your health. They are babies with bullous epidermolysis, a group of rare genetic diseases that makes the skin extremely fragile, even for small rubbing or pressure, associated with the appearance of painful bubbles and sores. At the basis of the diseases - which identify three main forms, epidermolytic, junctional and dystrophic - some genetic defects that alter the anatomy of the skin, making it very fragile.
These are genes that collect the instructions for the formation of some basic proteins to anchor between them epidermis and dermis, respectively the outer layer and the innermost layer of the skin. When these genes are mutated, the epidermis tends to break away from the dermis. The consequences of the disease, estimated to hit a child of 17,000 born in the world, one in 82,000 in Italy, are not limited to bubbles and wounds, which are already disabling and painful: lesions often cause infections, can 'Use of hands, make it difficult to move. But bullous epidermolysis also increases the risk of carcinomas and in the most serious forms can be lethal in neonatal or uterine ages. There are currently no therapies that can heal the genetic defect and therefore cure the disease.
The case

A child arrives at the Bochum hospital in Germany in the autumn of 2015. It has such a severe form of epidermolysis (junctional) that has lost 80% of its skin. For two months, doctors try to put in place all the therapies that can prove useful, but no attempt has any effect. The road from Bochum goes to Modena, when doctors in the German center - Tobias Rothoeft and Norbert Teig - come into contact with the group of Michele De Luca and the regenerative medicine center. "The idea was to figure out whether this child, who with good pain relief could be fit, could benefit from the experimental therapy we knew he was working with De Luca," the doctors in the center told reporters during the presentation.

Therapy

"We were faced with a genetic disease and had our experience in epidermal tissue growth and the results obtained with Holoclar, the world's first stem-based drug registered by the European Medicines Agency," De Luca tells: the solution that we faced before was to combine the two things: the ability to grow epidermis in the laboratory that have long been applied to burn victims, and on the other, gene therapy to correct the genetic defect to the basis of the disease. "
Researchers, including Graziella Pellegrini's cell therapy coordinator at the Center for Regenerative Medicine, then withdrew epidermal stem cells from a non-damaged area of ​​the child, set up cellular cultures in the lab, and modified (with a viral vector) the same cells with the correct copy at the base of the disease in the baby (in this case the LAMB3 gene encoding for betaine 3 protein). The correct gene located inside the vector that integrates into the host cell DNA, which begins to produce the corresponding protein. "We've put together the regenerative capacity of stem cells with the corrective gene therapy," recalls De Luca. Something similar to what had already been done in 2006, in a study that was also published in Nature. The result was the production of healthy, healthy skin flaps that started off to Bochum.

After transplantation

The results of the first transplant, positive, pushed to continue, replicating, so that after 8 months, and after three transplants, the baby was resigned. With a skin, in fact, new. Today, two years of follow-up, the baby is good: no bubbles, lesions, the skin is able to regenerate on its own, and the baby can play ball, go on a slide, and there are the assumptions to believe that the course will continue to be positive. Biomolecular analysis of viral vector integration is also encouraging: there do not seem to be any complement of the vector in dna at risk (which may be associated with cancer risk), nor has there been an antibody response to the inserted gene in the cells, which could have caused rejection.

The future

The goal, human and scientific, has led researchers to figure out more about the stem biology itself. "In particular, by analyzing the genome of transplanted tissues, we have seen that much of the epidermal regeneration is due to a small group of cells, so-called long-lived stem cells that produce a stable progenitor cell group, living a few weeks , from which the fabrics are replaced, "De Luca explained. "Knowing this mechanism - he then pointed out at Wired.it the researcher - may prove to be very useful in the future because it means that when we embark on epithelial cultures we will pay particular attention to ensure that the clone of these long-lived cells is present and is preserve ".
Right now, out of the compassionate use of the child's case therapy, the researcher continues, two are the approved clinical trials for the treatment of bullous epidermolysis: "They have been approved and we are currently in the recruitment phase: one will cover a form of joint disease but different from that of the treated child, the other being a dystrophic form, and experiments will involve not only children but also adults. " By broadening the look the same approach could be used for other forms of epidermolysis bullous recessive transmission (ie, it would be enough to insert a correct copy of the gene to restore the function of the compromised gene). "More generally, at a contagious level, we could imagine using the same approach in genetic pathologies that affect epithelial epithelials, such as the corneal one, but much depends on the target you want to strike with therapy," concludes De Luca.
Da:

https://www.galileonet.it/2017/11/staminali-terapia-genica-pelle-ricostruzione/?utm_campaign=Newsatme&utm_content=Staminali%2Be%2Bterapia%2Bgenica%2Bper%2Bricostruire%2Bla%2Bpelle&utm_medium=news%40me&utm_source=mail%2Balert


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