Recensione di pubblicazione da progetto FFC
Correction of defective CFTR/ENaC function and tightness of cystic fibrosis airway epithelium by amniotic mesenchymal stromal (stem) cells.
Carbone A, Castellani S, Favia M, Diana A, Paracchini V, Di Gioia S, Seia M, Casavola V, Colombo C, Conese M., J Cell Mol Med. 2014 Jun 3. doi: 10.1111/jcmm.12303. [Epub ahead of print]
Il lavoro presentato è frutto del progetto FFC#2/2012 dal titolo “Sviluppo di nuove strategie per correggere il difetto di trasporto di cloro in fibrosi cistica”. Si tratta di uno studio diretto da Massimo Conese dell’Università di Foggia, dedicato ad analizzare l’appropriatezza dell’utilizzo di cellule staminali mesenchimali per correggere il trasporto ionico attraverso la membrana cellulare nei malati FC. I dati confermano che un particolare tipo di cellule staminali isolate dalla membrana amniotica (Mesenchimali Stromali) ha il potenziale per differenziare nelle cellule epiteliali di organi rilevanti nella patogenesi FC e potrebbe contribuire alla correzione parziale del fenotipo FC.
L’utilizzo delle cellule staminali per il trattamento di patologie genetiche è una risorsa che in alcuni casi ha portato importantissimi sviluppi. Nel caso della Fibrosi Cistica, tuttavia, nonostante siano stati ottenuti in ricerca risultati promettenti, non è ancora stato sviluppato un protocollo valido. Le cellule staminali umane MSC sono cellule pluripotenti identificate già nel 1976 e successivamente trovate in numerosi tessuti come midollo osseo, polmoni, cordone ombelicale, tessuto adiposo e placenta.
Gli autori di questo lavoro, guidati da Massimo Conese, riportano i risultati relativi all’utilizzo di cellule staminali derivate dalla placenta, cellule chiamate hAMSC. Queste cellule hanno dimostrato di essere valide in quanto a capacità di differenziazione e resistenza, in particolar modo nei confronti delle cellule epiteliali dell’apparato respiratorio. Gli autori stessi citano un loro precedente lavoro del 2012, in cui colture di hAMSC e cellule respiratorie FC portano all’espressione della proteina CFTR.
Gli esperimenti sono stati condotti in vitro, su quattro tipi di cellule bronchiali epiteliali, tre che portano la CFTR nativa e una con mutazione F508del, al fine di studiare l’effetto sulla più comune mutazione CFTR di co-colture hAMSC e cellule FC dell’epitelio respiratorio.
Gli autori hanno lavorato su due fronti: da una parte analizzando se hAMSC aumenta la secrezione del cloro dipendente da CFTR F508del e diminuisce l’iperassorbimento di fluidi; dall’altra, se queste colture possano recuperare alcuni difetti ben noti delle cellule FC, ossia il contenuto di fibre di actina (che contribuiscono a rendere il muco impenetrabile) e la disorganizzazione delle giunzioni strette (TJ, che impediscono ai vettori che trasportano le cellule staminali di raggiungere le cellule bersaglio).
Entrambi gli effetti che vengono misurati (a livello di secrezione di cloro e sulle fibre di actina) rappresentano la dimostrazione che le cellule staminali hAMSC a contatto con le cellule epiteliali respiratorie mature diventano esse stesse cellule respiratorie, in grado di funzionare normalmente (diversamente da quelle FC).
Gli studi sull’attività dei canali del cloro (CFTR) e del sodio (ENaC) mostrano che la maturazione e l’attività di CFTR viene restaurata stabilizzando l’assorbimento dei fluidi. Relativamente alle fibre di actina e le giunzioni strette invece, gli autori rilevano un incremento nel contenuto di fibre di actina che si riorganizzano in “fibre di stress” e anche una riorganizzazione delle giunzioni strette che aumentano la funzione barriera nell’epitelio.
I dati confermano che le cellule MSC della membrana amniotica hanno il potenziale per differenziare nelle cellule epiteliali di organi rilevanti nella patogenesi FC e potrebbero contribuire alla correzione parziale del fenotipo FC. Rimane aperto il problema della penetrabilità del muco e dell’accessibilità alle cellule dell’epitelio respiratorio, le quali rappresentano il loro bersaglio.
Progetto parzialmente finanziato dalla Fondazione Ricerca Fibrosi Cistica con il supporto di TIM, Vodafone, Wind, Tre, COOP, Poste Mobile, Telecom, Infostrada, Fastweb, Teletu (SMS solidale). LIFC (Associazione Lucana Onlus), Delegazione FFC di Cecina, LOIFUR, Amici per la ricerca di Bassano 2012, Amici per la ricerca di Milano, Delegazione FFC di Varese, Iniziativa Natale 2012, Famiglia Polito e gruppo “Parma per la vita”.
“Human amniotic mesenchymal stromal (stem) cells (hAMSCs) hold great promise for regenerative medicine in the field of lung disease; however, their potential as therapeutics for CF lung disease has not been fully explored.”
In this paper, thanks to the support of FFC project #2/2012, the authors, led by Massimo Conese (University of Foggia), analysed hAMSCs in co-cultures with CF immortalized airway epithelial cells at different ratio, to explore their potency to resume basic defects associated with CF. All data show that amniotic MSCs have the potential to differentiate into epithelial cells of organs relevant in CF pathogenesis and may contribute to partial correction of the CF phenotype.
The authors also report that F-actin content was increased in co-cultures as compared with CF cells and reorganized to form stress fibres. Moreover, they suggest the presence of more organized tight junctions (TJs).
All measurements reveal that hAMSC stem cells in co-colture with airway epithelial cells, turn into respiratory cells themselves, recovering the normal function. It should be noticed, however, that MSCs’ ability to reach the target still represents an open issue.
This project was partially funded by Fondazione Ricerca Fibrosi Cistica, supported by: TIM, Vodafone, Wind, Tre, COOP, Poste Mobile, Telecom, Infostrada, Fastweb, Teletu. LIFC (Associazione Lucana Onlus), Delegazione FFC di Cecina, LOIFUR, Amici per la ricerca di Bassano 2012, Amici per la ricerca di Milano, Delegazione FFC di Varese, Iniziativa Natale 2012, Famiglia Polito e gruppo “Parma per la vita”.
