Leptomeningeal Stem Cells (LeSC) Project
Aggiornamento Gennaio-Maggio 2013
Nel 2011 il gruppo di ricerca ha individuato nelle cellule nelle meningi del midollo spinale una popolazione di cellule staminali che è coinvolta nella risposta del tessuto alla lesione. I dati sono stati pubblicati sulla rivista Stem Cells [3]. Dopo la pubblicazione il gruppo di ricerca ha guadagnato una grande visibilità a livello nazionale ed internazionale, testimoniata da ripetuti inviti a congressi per presentare la ricerca in corso e dall’attribuzione di diversi premi. Queste premesse hanno posto le basi per attrarre nuovi fondi, in particolare dall’International Research Foundation for Paraplegia (IRP), che ha voluto premiare la nostra ricerca con un finanziamento di 150.000,00 Euro. Questi nuovi fondi unitamente ai fondi finanziati dal GALM hanno permesso di dare un notevole spinta al progetto sulla lesione del midollo spinale. Durante l’anno 2012-2013 questa ricerca è stata portata avanti in continua collaborazione con Francisco Javier Rodriguez dell’Hospital Nacional de Parapléjicos Toledo e con il gruppo del professor Peter Carmeliet presso il Velsalius Research Center (http://www.vrc-lab.be), Leuven, Belgio. La ricerca è concentra su due filoni principali:
1) stabilire il ruolo fisiopatologico delle cellule staminali delle meningi
2) studiare il potenziale utilizzo delle cellule staminali delle meningi in medicina rigenerativa
3) valutare l’effetto antinfiammatorio e immunoregolatorio delle cellule staminali delle meningi.
Partecipanti al progetto:
– Francesco Bifari, MD, PhD, Assegnista di ricerca, Laboratorio di Ricerca sulle Cellule Staminali
– Ilaria Decimo, PhD, Ricercatore a tempo determinato, Sezione di Farmacologia
– Marijanna Kusalo, Dottoranda, Sezione di Farmacologia
– Valeria Berton, Dottoranda, Sezione di Farmacologia
– Giorgio Malpeli, Ricercatore Dipartimento di Anatomia Patologica
– Alice Braga, tesista di Biotecnologie Verona
– Giulio Bassi, PhD, Assegnista di ricerca, Laboratorio di Ricerca sulle Cellule Staminali
– Mariano Di Trapani, Dottoranda, Laboratorio di Ricerca sulle Cellule Staminali.
Attuali collaborazioni:
- Università di Verona:
– Neurochirurgia: Dr. Francesco Sala, Dr. Umberto Ricucci
– Neurologia: Prof. Bruno Bonetti
– Anatomia Patologica: Dr. Claudio Ghimenton
- Altre Università-Istituti
– Vesalius Research Center , Neurovascular link laboratory, Leuven Belgium. Prof. Peter Carmeliet
– Hospital Nacional de Parapléjicos, Grupo de Neurología Molecular, Toledo, Spain: Dr. F. Javier Rodríguez
– The Department of Neurobiology, The Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel: Prof. Michal Schwartz
– UT Southwestern Medical Center, Department of Psychiatry, Dallas US: Prof. Amelia Eisch
– Università di Trieste: Prof. Marina Sciancalepore
– Università di Torino: Prof. Ferdinando Rossi
Aggiornamento Gennaio-Maggio 2013
1) Standardizzazione di un protocollo per la produzione di oligendendrociti da cellule delle meningi per studi rigenerativi in modelli preclinici di demielinizzazione.
I risultati di questa parte del progetto mostrano come sia possibile ottenere da piccole biopsie di meninge una grande quantità di oligodendrociti pronti per il trapianto. Il protocollo che è stato messo a punto per l’ottenimento di oligodendrociti dalle meningi potrebbe rappresentare un’importante passo per la terapia rigenerativa. Abbiamo valutato opportuno accelerare e concentrarci molto in questa parte del progetto che a nostro parere ha potenzialità traslazionali molto importanti. Nei laboratori di Verona si stanno eseguendo test funzionali che valutano la capacità rimielinizzante in vitro su fettine di midollo spinale tenute in coltura. In collaborazione con l’Ospedale di Toledo è stato eseguito un primo trial preclinico in modelli preclinici di lesioni demielinizzanti del midollo spinale e di lesioni contusiva del midollo spinale. Gli esperimenti sono in corso e prevedono valutazione clinica e istologica a diversi momenti dal trapianto (dopo 3, 7, 15, 30 60 giorni).
2) Identificazione e caratterizzazione dell’effetto antinfiammatorio e modulatorio nei confronti delle principali cellule del sistema immunitario
Gli studi di comparazione dell’effetto antinfiammatorio e immunoregolatorio delle staminali da meninge con altri tipi di staminali già note per tali caratteristiche hanno confermato che le staminali da meninge sono in grado di spegnere in vitro l’attivazione di cellule del sistema immunitario. Tale capacità può avere un ruolo nel controllare l’infiammazione successiva alla lesione del tessuto nervoso e sarà oggetto di ulteriori studi in vitro e in vivo nell’animale. Questo studio ha utilizzato cellule staminali di meningi umane prelevate da campioni bioptici di midollo spinale adulto. I risultati di questa ricerca sono stati inseriti in una più ampia descrizione delle proprietà immunomodulatorie delle cellule staminali da diversa origine che è stata recentemente sottomessa come pubblicazione scientifica.
3) Ruolo fisiologico delle cellule staminali da meninge
In collaborazione con il laboratorio in Belgio, presso il Vesalius Research Center (VRC) guidato dal Prof. Peter Carmeliet Ilaria Decimo e Francesco Bifari stanno identificando più precisamente la popolazione cellulare che nelle meningi è in grado di originare nuovi neuroni durante lo sviluppo postnatale. Sono state generate ad hoc 7 linee di animali transgenici che permettono specificamente di seguire sottopopolazioni cellulari delle meningi durante il corso della vita dell’animale. Lo studio è in corso e i risultati fin qui ottenuti sembrerebbero confermare che durante la vita normale (condizione fisiologica) parte delle cellule del tessuto nervoso originino da specifiche popolazioni di cellule delle meningi. La portata di questi risultati sarebbe rivoluzionaria (“groundbreaking”) e cambierebbe l’attuale visione della neurogenesi. Perciò esperimenti robusti e supportati da altissima tecnologia sono necessari per descrivere chiaramente questo fenomeno e i meccanismi della migrazione delle cellule staminali dalle meningi nel parenchima che ne sono alla base.
3) Valutazione degli effetti a lungo termine delle cellule staminali delle meningi endogene dopo lesione del midollo spinale
Risultati preliminari hanno permesso di evidenziare come le cellule delle meningi riescano, inseguito alla lesione, a differenziare in neuroni. In questi mesi è stato ripetuto l’esperimento su 10 nuovi campioni di animali lesionati. L’analisi dei risultati non ha permesso di visualizzare le cellule migrate probabilmente a causa di un problema nella marcatura delle cellule. In ogni caso al momento altri esperimenti con nuovi campioni sono in corso.
Nel periodo Gennaio-Maggio 2013 i nuovi risultati hanno prodotto le seguenti pubblicazioni:
Mariano Di Trapani, Giulio Bassi, Mario Ricciardi, Emanuela Fontana, Francesco Bifari, Luciano Pacelli, Luca Giacomello, Michela Pozzobon, Francois Féron, Paolo De Coppi, Piero Anversa, Guido Fumagalli, Ilaria Decimo, Cedric Menard, Karin Tarte and Mauro Krampera. Comparative study of immune regulatory properties of stem cells derived from different tissues (submitted)
Verona, 29 maggio 2013
Dr. Francesco Bifari D.ssa Ilaria Decimo
Dr. Mauro Krampera Prof. Guido Fumagalli