Approccio cell-free per il Parkinson: gli studi dell’Università di Calgary

La Malattia di Parkinson (MP) è un disturbo neurodegenerativo progressivo caratterizzato dalla perdita selettiva di neuroni dopaminergici nella substantia nigra. Sebbene le terapie attuali (come la Levodopa) gestiscano i sintomi, non esistono trattamenti in grado di arrestare o invertire la progressione della malattia. Negli ultimi anni, la ricerca sulle terapie cellulari ha mostrato risultati promettenti, in particolare l’uso delle cellule staminali mesenchimali (MSC) per le loro proprietà neuroprotettive e immunomodulanti.

Tuttavia, l’approccio più innovativo esplorato dal gruppo di ricerca guidato, tra gli altri, dall’Università del Minho (Portogallo) e dall’Università di Calgary (Canada), si è concentrato non sull’impianto diretto delle cellule, ma sul loro secretoma: il complesso di molecole (fattori trofici, microRNA, citochine) che le cellule rilasciano nell’ambiente circostante. Questo paradigma, noto come “cell-free secretome”, è teoricamente più sicuro e facile da standardizzare per l’uso clinico.

Lo studio fondamentale: ottimizzazione del secretoma (2016)

Il punto di partenza per l’applicazione clinica del secretoma è stata la dimostrazione della sua modulabilità e del suo impatto neurotrofico.

Nel 2016, il gruppo di ricerca ha pubblicato su Scientific Reports (Nature Publishing Group) lo studio intitolato “Modulation of the Mesenchymal Stem Cell Secretome Using Computer-Controlled Bioreactors: Impact on Neuronal Cell Proliferation, Survival and Differentiation”.

Obiettivo: Lo studio mirava a dimostrare che la coltivazione delle MSC derivate dal midollo osseo umano (hBMMSCs) in bioreattori a sospensione computer-controllati modifica attivamente il loro secretoma rispetto alla coltura statica tradizionale.

Risultati Chiave:

1. Arricchimento del Secretoma: La coltura dinamica in bioreattore ha permesso di ottenere un conditioned medium notevolmente arricchito in fattori neuroregolatori e microRNA.
2. Impatto Neurotrofico in Vitro: Il secretoma così modulato ha dimostrato di incrementare in modo significativo la proliferazione, la sopravvivenza e la differenziazione neuronale di progenitori neurali umani coltivati in vitro.
3. Impatto in Vivo: L’iniezione di questo secretoma in modelli animali ha portato a un aumento della neurogenesi e della densità neuronale nel giro dentato ippocampale.

Questi risultati hanno stabilito il secretoma come un agente terapeutico potenziale, ricco di molecole neurotrofiche, aprendo la strada all’applicazione in modelli di malattie neurodegenerative, inclusa la Malattia di Parkinson.

L’applicazione al modello parkinsoniano 6-OHDA

Gli studi successivi si sono concentrati sull’applicazione diretta del secretoma nel modello di ratto parkinsoniano indotto da 6-OHDA, un benchmark per testare l’efficacia di terapie neuroprotettive e neuro-riparative.

Il gruppo di ricerca ha portato avanti un programma coeso per validare il paradigma cell-free da diverse angolature.

1. Il secretoma di hMSC nel Parkinson sperimentale (STC-TM 2017)

Il primo studio di applicazione diretta mirava a verificare se il solo secretoma di hMSC (ottenuto sia da coltura statica che da bioreattore) potesse proteggere e riparare il sistema dopaminergico e migliorare il comportamento motorio, senza la necessità di trapiantare le cellule.

• Obiettivo: Testare il secretoma di hMSC midollari nel ratto 6-OHDA.
• Risultati Principali:
  • L’iniezione stereotassica del secretoma nella substantia nigra (SNc) e nello striato ha migliorato in modo significativo i test motori (es. rotarod, staircase) rispetto ai ratti non trattati.
  • A livello istologico, si è osservato un aumento dei neuroni positivi alla tirosina idrossilasi (TH+) nella SNc e delle fibre dopaminergiche nello striato, suggerendo un parziale recupero dell’innervazione nigro-striatale.

2. Espansione della fonte: il secretoma di progenitori neurali (Frontiers in Neuroscience 2018)

Successivamente, la ricerca si è estesa ad altre fonti cellulari per il secretoma, testando i progenitori neurali indifferenziati (NPC).

• Obiettivo: Testare se il secretoma di NPC potesse riprodurre l’effetto protettivo nel modello 6-OHDA, aprendo a fonti non-mesenchimali.
• Risultati Principali:
  • L’iniezione del secretoma NPC nella via nigro-striatale ha migliorato i parametri motori (es. rotarod, staircase, rotazioni) nei ratti lesionati.
  • Si è osservata una maggiore sopravvivenza di neuroni dopaminergici TH+ e un aumento delle fibre striatali, con un secretoma ricco di fattori pro-sopravvivenza e pro-neurogenesi, oltre a molecole che modulano l’infiammazione.

3. Il confronto definitivo: secretoma vs. cellule (Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 2019)

Il terzo studio ha affrontato la domanda cruciale: l’effetto benefico delle MSC è mediato dal loro secretoma, e il secretoma può eguagliare o superare il trapianto cellulare diretto?. Il gruppo ha confrontato direttamente il trapianto di hBMSC con l’iniezione del secretoma di hBMSC nello stesso modello 6-OHDA.

• Obiettivo: Confrontare in modo diretto il trapianto cellulare (hBMSC) con l’approccio cell-free (secretome).
• Risultati Principali:
  • Il gruppo trattato con il secretoma ha mostrato un recupero motorio più robusto e duraturo rispetto sia ai ratti non trattati che al gruppo con trapianto cellulare.
  • A livello istologico, il secretoma ha preservato meglio i neuroni TH+ nella SNc e le fibre dopaminergiche nello striato rispetto alle hBMSC trapiantate.

Conclusioni e prospettive future

La convergenza di questi studi ha validato in modo solido il paradigma cell-free per il trattamento del Parkinson sperimentale. Le evidenze dimostrano chiaramente che il secretoma, sia esso derivato da MSC o da NPC, può eguagliare o superare l’efficacia del trapianto cellulare diretto in termini di neuroprotezione e recupero motorio.

L’approccio basato sul secretoma presenta numerosi vantaggi teorici per la futura traslazione clinica:

1. Sicurezza: Evita i rischi associati all’impianto cellulare (rigetto, tumori, sopravvivenza limitata).
2. Standardizzazione: La produzione in bioreattore (come dimostrato nello studio del 2016) consente un controllo più preciso sulla composizione e la dose del prodotto.
3. Logistica: Il secretoma, essendo acellulare, è più facile da conservare, trasportare e somministrare.

Il lavoro di questo gruppo ha spostato il focus della ricerca sul Parkinson dalla cellula alla sua “farmacia” naturale, proponendo una nuova strategia terapeutica altamente promettente e con un profilo di rischio teoricamente più favorevole per combattere questa complessa malattia neurodegenerativa.