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I raccolti di un coltivatore di cellule staminali - 1a puntata

BroccoliDalle cellule mature della pelle alle cellule nervose dopaminergiche nell'animale
Intervista del Dr Vania Broccoli, Ricercatore presso l'Ospedale San Raffaele di Milano

Innanzitutto, vorrei sapere chi è il Dr Vania Broccoli. Da dove viene, quali studi ha fatto e quali esperienze professionali l'hanno portata a lavorare all'Ospedale S Raffaele nel campo delle cellule staminali?

Io sono romagnolo, originario di Cesena. Ho studiato biologia presso l'Università degli Studi di Bologna, dove fin da studente mi sono interessato agli studi sul differenziamento delle cellule nervose e come si integrano per formare i circuiti neuronalialla base del funzionamento del cervello. Dopo la laurea ho avuto l' opportunità di trasferirmi all'estero, presso Monaco di Baviera (Germania) per tre anni e di completare un dottorato di ricerca nel campo delle tecniche genetiche applicate al sistema nervoso centrale. Durante la mia permanenza in Germania ho contribuito a studi nel topo che hanno permesso di individuare geni indispensabili per lo sviluppo della sostanza nera (NdR l'area che si ammala nella malattia di Parkinson) ed ho imparato molte teniche per la crescita delle cellule staminali.

Sono poi rientrato in Italia e nel 2001 sono stato assunto in qualità di ricercatore dall'Ospedale San Raffaele a Milano, dove dirigo un gruppo di ricerca biomedica, nell'ambito del Dipartimento di ricerca sulle cellule staminali dove lavorano altri gruppi di ricerca che si occupano tra l'altro di terapia genica.

La messa a punto di una tecnica per trasformare cellule adulte della pelle nelle cellule nervose dopaminergiche, che mancano ai pazienti parkinsoniani, da parte dell'equipe di ricerca presso l'Ospedale San Raffaele dove lavora, assieme ad altri ricercatori americani, è stata molto pubblicizzata dai giornali. Se ho capito bene, la tecnica per il "ringiovanimento" delle cellule adulte della pelle e loro trasformazione in cellule staminali , dette cellule staminali pluripotenti indotte (iPS), è stata messa a punto da ricercatori giapponesi e la vostra scoperta consiste nel passo successivo: la tecnica per trasformare le cellule iPS in cellule nervose dopaminergiche - ovvero in quelle cellule che mancano ai pazienti parkinsoniani. È corretto?

Sì, è vero. Il gruppo giapponese del Prof. Yamanaka è stato il primo a pubblicare la tecnica di ringiovanimento di cellule adulte mature della pelle di un soggetto di 60 anni, ma il gruppo diretto dal Prof. Jaenisch negli Stati Uniti ci lavorava comunque da tempo ed ha poi successivamente pubblicato lavori in cui la validità della tecnica è stata confermata ed ancora migliorata. Ora la tecnica è stata usata da numerosi laboratori in tutto il mondo, compreso il mio, e tutti confermiamo: la tecnica è semplice e facile da usare (basta iniettare 4 geni usando come trasportatore un virus) e funziona - e non solo sui fibroblasti della pelle, ma su qualsiasi tipo di cellula adulta matura.

È caduto un dogma in biologia: contrariamente a quanto si pensava, è possibile fare ritornare indietro l'orologio biologico della cellula e farla ringiovanire finchè diventa una cellula staminale embrionale indistinguibile da quelle prelevate da embrioni.


Come è riuscito a trasformare le iPS in cellule nervose dopaminergiche?

Abbiamo messo a frutto la nostra esperienza nel campo del differenziamento e della coltura delle cellule staminali embrionali. Per potere applicare la tecnica che abbiamo messo a punto, bisogna avere esperienza nel coltivare cellule staminali embrionale. Solo una buona coltivazione permette di ottenere un buon raccolto, pronto per l'impianto.

Ed ecco un aspetto particolare che vorrei sottolineare. Si pensava di bandire la ricerca con le cellule staminali embrionali a causa delle riserve etiche connesse alla loro origine. Ed invece oggi tali ricerche si rivelano preziose per sfruttare appieno la tecnologia di ringiovanimento delle cellule, che superano il problema etico. Bisogna riflettere bene prima di fermare particolari linee di ricerca, perché non si può mai sapere quando una tecnologia che appare inutile dia invece improvvisamente buoni frutti. Per fortuna io avevo imparato a coltivare le cellule staminali embrionali in Germania.


Quanto tempo ci vuole per ottenere un buon raccolto a partire dal momento di raccolta delle cellule della pelle da ringiovanire?

Ci vuole solo qualche mese.


L'impianto delle cellule dopaminergiche ottenute ha avuto successo, non è vero? Quali esami avete fatto per documentarne il successo e quali risultati avete ottenuto?

Sì, ha avuto successo. Abbiamo usato ratti resi parkinsoniani tramite la somministrazione di una tossina la 6-idrossidopamina, che distrugge le cellule nervose dopaminergiche. Dopo l'impianto delle iPS trasformate in cellule nervose dopaminergiche abbiamo osservato un netto miglioramento della sintomatologia motoria mediamente dopo 4 settimane, che è durato per tutto il tempo dell'osservazione (8 mesi). Considerato che il ratto vive mediamente 3 anni e che 8 mesi nel ratto sono come 20 anni nell'uomo, possiamo dire di essere soddisfatti. Dopo 4 mesi alcuni degli animali sono stati sacrificati ed abbiamo esaminato il loro cervello. Abbiamo visto che parte delle cellule impiantate si erano integrate nei circuiti nervosi cerebrali e che il miglioramento della funzione motoria era proporzionale alla quantità di cellule impiantate. Questo è stato un risultato molto importante che dimostra che il miglioramento era veramente causato dalle cellule impiantate che si erano integrate nei circuiti.


Quante cellule avete impiantato e quante si sono integrate?

Abbiamo raccolto migliaia di cellule nervose dopaminergiche e ne sono state impiantate da 200.000 a 300.000. È da rilevare che in verità non tutte le cellule impiantate sono cellule nervose dopaminergiche; molte sono cellule gliali di supporto, che sono comunque importanti per il funzionamento delle cellule nervose vere e proprie. Mediamente si sono integrate nei circuiti nervosi da 1000 a 10.000 - il tasso di sopravvivenza è stato pertanto di 1 su 30-300.


Come è cominciata la collaborazione con i centri americani e qual'è stato il vostro ruolo?

Ho conosciuto i Dr Wernig e Jaenisch mentre lavoravo a Monaco. Siamo rimasti in ottimi rapporti ed abbiamo deciso di continuare la collaborazione. Il nostro ruolo è consistito nel mettere a punto la tecnica di differenziazione delle iPS e nel coltivarle fino ad ottenere un buon raccolto di cellule staminali dopaminergiche, mentre loro hanno provveduto all'impianto nei ratti, all'osservazione degli animali ed all'autopsia.


Questi risultati sono stati ottenuti in un modello animale della malattia di Parkinson. Qual'è la probabilità di ottenere un buon raccolto di iPS trasformate in cellule nervose dopaminergiche di origine umana?

Secondo me, la probabilità è molto elevata. Non vi è motivo di pensare che le iPS di origine umana si comportino in maniera diversa. In ogni modo lo vedremo presto, perché abbiamo iniziato questi studi di riprogrammazione su cellule umane. Spero di avere dei risultati molto presto.

So che c'è un altro problema. Se non erro, la tecnica non può essere subito applicata all'uomo perchè uno dei geni usati per il ringiovanimento è un "oncogene" ovvero un gene collegato al cancro. Che cosa pensate di fare per superare questo problema?

A dire il vero, il problema è già risolto, perché abbiamo imparato a ringiovanire le cellule senza inserire quel gene.


A quale centro pensate di appoggiarvi per impiantare le cellule nervose dopaminergiche ottenute dai pazienti?

A nessun centro, per il momento.


Ma come, non ha detto che pensa che la tecnologia funzionerà nell'uomo e che il problema dell'oncogene è superato?

Sì, e confermo di essere ottimista, ma finora Le ho raccontato gli aspetti positivi, non Le ho ancora spiegato gli aspetti negativi di questa tecnologia.

Come tutte le tecnologie molto recenti (e questa è stata messa a punto solo 2 anni fa!) presenta ancora dei problemi, primo tra i quali è quello che diceva Lei, il rischio di tumori. Purtroppo alcuni dei ratti impiantati hanno sviluppato tumori. Noi pensiamo che il problema sia stato dovuto al fatto che abbiamo impiantato inconsapevolmente alcune iPS che non si erano differenziate e che quindi nell'organismo si sono messe a crescere come volevano loro. Abbiamo già messo a punto una tecnica di "sorting" ovvero di selezione per gli impianti futuri, basato sulla identificazione di una proteina espressa dalle cellule indifferenziate, che scompare dopo il differenziamento.

Un altro problema è quello degli effetti imprevisti. Per esempio, un ratto ha presentato movimenti involontari. Per questo motivo, prima di impiantare le cellule nell'uomo, vogliamo assicurarci di poterle controllare e di avere persino la possibilità di ucciderle in caso di emergenza. Abbiamo già qualche idea e ci stiamo lavorando.

Infine, c'è un problema di costi. Coltivare cellule per mesi per un paziente solo implica costi elevati, che diventano enormi se vogliamo pensare di rendere questa tecnologia disponibile a tutti i parkinsoniani. Per questo motivo stiamo già pensando ad un banca con un centinaio di linee cellulari già coltivate. Quando arriva il paziente parkinsoniano che ha bisogno di un impianto si sceglie la linea cellulare più compatibile con il suo profilo.


Mi sembra di capire che ha già pensato come superare tutti i problemi.

Sì. Per questo sono ottimista.


Dottore, La ringrazio per il tempo che mi ha dedicato. Possiamo darci appuntamento fra alcuni mesi quando avrà i risultati del raccolto di cellule di origine umana?

Certamente, diciamo tra sei mesi. Tuttavia, è probabile che ci incontriamo prima.


Ah sì? E dove?

Presso il Centro Parkinson ICP a Milano. Come ho già detto, sono ottimista sulle prospettive di questa tecnologia, io ci credo veramente. Anche se è prematuro contattare chirurghi per organizzare impianti, ritengo che sia arrivato il momento di mettermi in contatto con clinici che hanno in carico pazienti parkinsoniani, tanto più se hanno esperienza di Banche di campioni biologici come quella di cellule staminali coltivate che ho menzionato prima. Ecco perché sono in contatto con il Prof Pezzoli e verrò prossimamente al Centro, dove so che la Fondazione Grigioni sponsorizza una Banca del DNA e la Banca dei Tessuti Nervosi. Verrò al Centro tra un paio di settimane.


Allora, a presto!