Sla: ottenuti motoneuroni direttamente dal sangue / Als: obtained motor neurons directly from the blood

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

I ricercatori italiani hanno dimostrato la possibilità di ottenere motoneuroni da un semplice, e perciò ripetibile, prelievo di sangue

La sclerosi laterale amiotrofica (SLA), è una malattia terribile. Un puzzle genetico e ambientale che sfida la ricerca neurologica. Fino ad oggi studiabile attraverso i pazienti, il loro DNA, il siero, il liquor, su cui si sono fatti notevoli progressi. Oggi si aggiunge però una nuova importantissima possibilità: studiare il bersaglio principale della malattia, i motoneuroni in coltura, quindi in laboratorio. Sono loro, i motoneuroni, le cellule che progressivamente, ad ogni livello, controllando ogni genere di movimento muscolare, compreso quello respiratorio, cessano di “funzionare”. Con esito fatale. Assieme alla ricerca genetica sulla SLA, si aggiunge ora la possibilità di studiare in laboratorio i motoneuroni dei soggetti malati confrontadoli con quelli delle persone sane. È con questo nuovo strumento che si potrà avanzare nella ricerca per portare una soluzione pratica ai malati di SLA. In pratica, i ricercatori italiani hanno dimostrato la possibilità di ottenere motoneuroni da un semplice, e perciò ripetibile, prelievo di sangue.

Lo studio italiano, pubblicato da Stem Cell Research, è stato condotto presso il Laboratorio di Neuroscienze dell’ Irccs Istituto Auxologico Italiano e relativo alla riprogrammazione in cellule staminali pluripotenti indotte (iPSCs) di cellule somatiche adulte con il loro successivo differenziamento in cellule motoneuronali. La novità di questa ricerca consiste nel fatto che si è scelto di utilizzare come materiale di partenza cellule emopoietiche, cioè del sangue, del paziente invece dei fibroblasti cutanei più comunemente utilizzati, approccio giustificato dalla scarsa invasività della procedura che prevede un prelievo di sangue periferico, con possibilità quindi di replicare senza problemi l’ approvvigionamento di cellule dallo stesso paziente.

“I motoneuroni ottenuti sia da un paziente affetto da sclerosi laterale amiotrofica (SLA) che da un controllo”, afferma la ricercatrice Patrizia Bossolasco del Laboratorio di neuroscienze dell’Auxologico che ha firmato il lavoro accanto a Francesca Sassone, Valentina Gumina, Silvia Peverelli e Maria Garzo, “rappresentano la prima evidenza in assoluto di potere studiare cellule motoneuronali differenziate in vitro ottenute dal circolo periferico”.

“L’evidenza sperimentale costituisce una vera e propria prova di principio”, aggiunge Vincenzo Silani, primario di neurologia dell’ Istituto Auxologico Italiano – Centro Dino Ferrari Università degli Studi di Milano, di cui è professore ordinario, “che conferma il nostro impegno a definire i meccanismi di malattia sulle cellule dello stesso paziente”.

Le iPSCs, sviluppate da Shin’ya Yamanaka e per le quali è stato insignito del premio Nobel per la medicina nel 2012, consentono di ottenere cellule staminali con caratteristiche del tutto paragonabili a quelle embrionali, partendo però da cellule adulte e nel caso specifico dalla cute. Queste cellule sono quindi prive di tutte le limitazioni etiche correlate all’utilizzo di embrioni. Le iPSCs possono essere successivamente differenziate in qualsiasi tipo cellulare, rivelandosi quindi un efficacissimo modello di studio in vitro. Sono particolarmente utili per studiare le malattie neurodegenerative in quanto la possibilità di ottenere cellule neuronali patologiche per studi in vitro da soggetti vivi è pressoché nulla senza procedure invasive.

In questo studio, nel quale sono state riprogrammate cellule periferiche da un paziente affetto da SLA, sono state differenziate cellule motoneuronali che hanno mantenuto le caratteristiche biomolecolari del paziente, portatore di una mutazione patogenetica nel gene TARDBP (p.A382T). “La proteina codificata mutata TDP-43”, spiega Bossolasco, “è risultata essere preferenzialmente localizzata nel nucleo ma con tendenza alla delocalizzazione nel citoplasma rispetto al controllo, potenzialmente avviando il processo neurodegenerativo motoneuronale ben conosciuto nel paziente”.

“Questo notevole risultato”, prosegue Vincenzo Silani, “testimonia la nostra perseveranza nel voler ottenere un modello cellulare in vitro da accostare al paziente: nel 1998 avevamo firmato la prima evidenza di un possibile isolamento di motoneuroni umani utilizzando metodiche di separazione cellulare per il recettore al Nerve Growth Factor (NGF) o p75-NGF-R, ed ora apriamo un nuovo scenario per individuare molecole potenzialmente attive sullo stesso paziente che abbiamo in studio. La raccolta di biomarcatori oggi si arricchisce, quindi, di cellule che potranno condurci ad una terapia personalizzata e più efficace”.

Insieme ad un numero sempre crescente di pubblicazioni scientifiche riguardanti le iPSCs, questo lavoro contribuisce a dimostrare la validità di un modello in vitro e ad avvalorare le infinite prospettive future per lo studio di numerose patologie. L’ Irccs Istituto Auxologico Italiano vanta una vasta esperienza di staminologia che oggi si arricchisce di un nuovo efficace modello grazie al perseverante impegno dei ricercatori, volti all’ obiettivo di trovare strumenti funzionali alla definizione della miglior terapia non solo per la SLA ma per le malattie neurodegenerative più in generale quali le demenze e le malattie extrapiramidali.

“La così raggiunta possibilità di ottenere cellule staminali totipotenti dal sangue periferico del paziente”, conclude Vincenzo Silani, “rappresenta una opportunità senza precedenti di ottenere cellule poi differenziabili in ogni fenotipo cellulare necessario senza limitazione di prelievo: il paziente potrà fornire tutte le volte necessarie un prelievo di sangue. I fenotipi cellulari potranno essere programmati: se saranno necessarie cellule neuronali, potremo pianificare tutti i sottotipi necessari ma ciò vale anche per gli oligodendrociti, gli astrociti, e così via. Non ultima la possibilità di ottenere organoidi, cioè degli agglomerati tridimensionali di cellule a mimare un organo, come la attuale letteratura ci inizia a dimostrare. Per la ricerca del nostro gruppo che mira a comprendere i meccanismi patogenetici della SLA come di altre patologie neurodegenerative la possibilità di ottenere con facilità cellule neuronali dal paziente rappresenta una opportunità senza precedenti di studio anche per possibili terapie personalizzate nel singolo paziente. Si conclude così il progetto che avevamo in animo da tempo di apprestare una biobanca di cellule relative ai nostri pazienti che possa essere utilizzata unitamente a loro DNA, siero, liquor per decifrare la patogenesi della malattia nel singolo paziente”.

ENGLISH

Italian researchers have demonstrated the possibility of obtaining motor neurons from a simple, and therefore repeatable, blood sample

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a terrible disease. A genetic and environmental puzzle that challenges neurological research. Up to now, it has been studied through patients, their DNA, the serum, the liquor, on which considerable progress has been made. Today, however, a new and very important possibility is added: to study the main target of the disease, the motoneurons in culture, then in the laboratory. They are the motoneurons, the cells that progressively, at every level, controlling every kind of muscular movement, including the respiratory movement, cease to "work". With fatal outcome. Together with the genetic research on ALS, we now add the possibility of studying the motoneurons of the diseased subjects in the laboratory, comparing them with those of healthy people. It is with this new tool that we can advance in research to bring a practical solution to people with ALS. In practice, Italian researchers have demonstrated the possibility of obtaining motoneurons from a simple, and therefore repeatable, blood sample.

The Italian study, published by Stem Cell Research, was conducted at the Neuroscience Laboratory of the Italian Auxiliary Institute and related to reprogramming induced pluripotent stem cells (iPSCs) of adult somatic cells with their subsequent differentiation into motoneuronal cells. The novelty of this research consists in the fact that it was decided to use hemopoietic cells, that is blood, of the patient instead of the most commonly used skin fibroblasts, an approach justified by the low invasiveness of the procedure involving a peripheral blood sample, with the possibility of replicating the supply of cells from the same patient without problems.

"The motoneurons obtained both by a patient suffering from amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and by a control", says researcher Patrizia Bossolasco of the Auxological Neuroscience Laboratory who has signed the work alongside Francesca Sassone, Valentina Gumina, Silvia Peverelli and Maria Garzo, "represent the first ever evidence to be able to study in vitro differentiated motoneuronal cells obtained from the peripheral circulation".

"Experimental evidence is a real proof of principle", adds Vincenzo Silani, neurology chief of the Italian Auxologic Institute - Centro Dino Ferrari University of Milan, of which he is an ordinary professor, "which confirms our commitment to to define the mechanisms of disease on the cells of the same patient ".

The iPSCs, developed by Shin'ya Yamanaka and for which he was awarded the Nobel Prize for Medicine in 2012, allow to obtain stem cells with characteristics comparable to those embryonic, but starting from adult cells and in the specific case from the skin . These cells are therefore devoid of any ethical limitations related to the use of embryos. The iPSCs can be subsequently differentiated into any cell type, thus revealing a very effective in vitro study model. They are particularly useful for studying neurodegenerative diseases because the possibility of obtaining pathological neuronal cells for in vitro studies from living subjects is almost nil without invasive procedures.

In this study, in which peripheral cells were reprogrammed by a patient with ALS, motor neuronal cells that retained the biomolecular characteristics of the patient, carrying a pathogenetic mutation in the TARDBP gene (p.A382T), were differentiated. "The TDP-43 mutated coded protein", explains Bossolasco, "was found to be preferentially localized in the nucleus but with a tendency to delocalization in the cytoplasm with respect to the control, potentially initiating the neurodegenerative motoneuronal process well known in the patient".

"This remarkable result", continues Vincenzo Silani, "testifies to our perseverance in wanting to obtain an in vitro cellular model to be associated with the patient: in 1998 we had signed the first evidence of a possible isolation of human motor neurons using receptor cell separation methods to the Nerve Growth Factor (NGF) or p75-NGF-R, and now we open a new scenario to identify potentially active molecules on the same patient we have in the study. The collection of biomarkers today is enriched, therefore, with cells that can lead us to a personalized and more effective therapy ".

Together with an increasing number of scientific publications concerning iPSCs, this work helps to demonstrate the validity of an in vitro model and to support the infinite future prospects for the study of numerous diseases. The Italian Auxologic Institute IRCS boasts a wide experience in staminology that today is enriched by a new effective model thanks to the persevering commitment of researchers, aimed at finding functional tools to define the best therapy not only for ALS but for diseases neurodegenerative more generally such as dementias and extrapyramidal diseases.

"The achieved possibility of obtaining totipotent stem cells from the patient's peripheral blood", concludes Vincenzo Silani, "represents an unprecedented opportunity to obtain cells that can then be differentiated in each cell phenotype necessary without withdrawal limitation: the patient will be able to provide all the necessary times. a blood sample. Cell phenotypes can be programmed: if neuronal cells will be needed, we will be able to plan all the necessary subtypes, but this also applies to oligodendrocytes, astrocytes, and so on. Last but not least, the possibility of obtaining organoids, ie three-dimensional agglomerates of cells to mimic an organ, as the current literature begins to demonstrate. For the research of our group that aims to understand the pathogenetic mechanisms of ALS as well as other neurodegenerative pathologies the possibility of easily obtaining neuronal cells from the patient represents an unprecedented opportunity of study also for possible personalized therapies in the individual patient. This concludes the project we had for some time to prepare a biobank of cells related to our patients that can be used together with their DNA, serum, and liquor to decipher the pathogenesis of the disease in the individual patient ".

Da:

https://www.galileonet.it/2018/06/sla-ottenuti-motoneuroni-direttamente-dal-sangue/