Dal buio alla luce. Progressi nella terapia staminale su topi ciechi (e stampa 3D)

Topi ciechi tornano a vedere (la luce) dopo un trapianto di cellule staminali in grado di ri-formare l'intero strato fotosensibile della retina.

Nel video viene mostrato il riacquisito comportamento naturale di un topo alla presenza della luce, prima e dopo il trapianto cellulare.

(credit Oxford University)

Come tutti noi sappiamo i topi sono principalmente animali notturni in grado di muoversi agevolmente nella semioscurità. Un comportamento necessario per tenersi al riparo dai predatori. Ovviamente i topi ciechi (a causa della completa perdita dei fotorecettori) sono insensibili alla presenza di fonti di illuminazione poste in aree specifiche della loro gabbia. I topi ciechi passano indifferentemnte tra zona illuminate e non senza fare caso alla diversa illuminazione; al contrario un topo normale si terrebbe al riparo nelle zone buie. Successivamente al trapianto i topi riacquistano il loro comportamento circospetto rispetto alle zone illuminate. Questo non vuol dire che i topi abbiano riacquistato la piena capacità visiva ma indica chiaramente la ricomparsa della sensibilità alla luce. 

Un piccolo passo, ma importante.

Perchè questi esperimenti? Nell'uomo esistono malattie, ad esempio la retinite pigmentosa, in cui le cellule retiniche sensibili alla luce  muoiono gradualmente portando inesorabilmente alla cecità. Non esistono al momento terapie adeguate per fermare la malattia. Studiare se sia possibile sostituire le cellule danneggiate è quindi di particolare interesse per le possibili implicazioni terapeutiche.

Lo studio a cui si riferisce il video, i cui risultati sono stati pubblicati su PNAS, è stato condotto dal team guidato da Robert MacLaren della Oxford University. Come cellule di partenza sono state utilizzati dei precursori delle cellule retiniche, "indirizzate" durante la coltura cellulare verso il corretto percorso differenziativo. Dopo due settimane dal trapianto, i ricercatori hanno osservato la formazione nell'occhio di un nuovo strato sulla retina; fenomeno che si accompagnava alla rinnovata capacità visiva. Inoltre dei 12 topi trattati, 10 hanno mostrato la comparsa del restringimento pupillare in risposta alla luce. Ciò dimostra non solo che la retina aveva riacquistato la fotosensibilità ma, cosa più importante, che il segnale veniva correttamente trasmesso dal nervo ottico al cervello.

sezione della retina

Afferma MacLaren "le cellule staminali sono già state usate per sostituire il rivestimento pigmentato [cioè la parte esterna, quella che ha funzioni di protezione e nutrizione delle cellule fotosensibili sottostanti - NdB] della retina nei pazienti umani, ma questa nuova ricerca mostra che lo stesso approccio può essere usato direttamente sulle cellule fotosensibili. Le cellule deputate alla rilevazione della luce hanno una struttura molto complessa e il fatto di avere osservato la riacquisizione della funzionalità è molto importante".

Guardando avanti verso futuri trattamenti sull'uomo, l'idea è di utilizzare le cellule staminali pluripotenti indotte (chiamate iPS cells). Si tratta di cellule ottenute in laboratorio a partire da uno dei tessuti differenziati, ma non correlati funzionalmente, dello stesso paziente. Ad esempio le cellule della pelle, se opportunamente trattate per rimuovere i tratti differenziati epidermici, riacquisiscono con una certa frequenza la pluripotenzialità persa durante lo sviluppo. Un approccio che i ricercatori conoscono bene.

"Abbiamo dimostrato le cellule trapiantate sopravvivono, diventano sensibili alla luce, e si collegano per riformare il cablaggio con il resto della retina" continua MacLaren. "La possibilità di ricostruire l'intero strato sensibile alla luce della retina mediante trapianto di cellule è l'obiettivo finale. Stiamo lavorando per questo".

Inutile dire che senza la sperimentazione animale questi risultati sarebbero stati impossibili anche solo a livello preliminare.



---------------------------------------------------------------

Usare la stampante 3D per ricreare gli strati cellulari della retina? Quasi fantascienza ma qualcuno ci sta già pensando

Il lavoro pubblicato sulla rivista Biofabrication è disponibile in formato pdf qui.

(prossimo articolo su tecniche sperimentali per ripristinare la vista, qui)

Fonti
- Oxford University, news

- Robert MacLaren, webpage

- Reversal of end-stage retinal degeneration and restoration of visual function by photoreceptor transplantation
PNAS, January 3, 2013, doi: 10.1073