San Diego, California – Il meeting annuale della “Society For Neuroscience” (SFN) si è tenuto a San Diego in novembre ed ha visto la partecipazione di oltre 30 000 ricercatori provenienti da 90 stati. Sono stati presentati oltre 15 000 studi riguardanti una grande varietà di patologie del cervello e del midollo spinale.
Il meeting riempie un grande convention center con tante file di bacheche 1,5m per 1m, dove sono appesi poster in cui si illustrano i risultati di esperimenti recenti. L’area di esposizione é divisa in vari temi ed ogni poster viene esposto solo per mezza giornata. L’autore principale dello studio di solito è presente per rispondere alle domande dei visitatori. Una caratteristica importante dei poster è che spesso riportano i risultati di ricerche non ancora pubblicati, quindi sono notizie fresche che danno l’idea di cosa ci si può aspettare in futuro in questo campo.
Il resto dello spazio include espositori che vendono ogni sorta di attrezzatura per fare ricerca in questo campo come microscopi del costo di milioni di dollari. Si nota una grande diversità all’interno del campo delle neuroscienze sia dal punto di vista della scienza che dal tipo di attrezzature necessarie per fare ricerca.
Ci sono molte aree di ricerca specifiche come l’alzheimer, ischemia, dolore, sclerosi multipla, degenerazione della vista, autismo, traumi cerebrali, ecc.
Tra tutte queste informazioni, sono andato alla ricerca di ciò che riguarda le lesioni midollari croniche. La maggior parte di ciò che viene presentato al SFN riguarda ricerca di laboratorio non ancora applicabile all’uomo, una miriade di ipotesi vengono testate nella speranza di scoprire qualcosa di nuovo del sistema nervoso centrale. Il meeting può essere travolgente, ma la navigazione verso l’area che interessa ad un visitatore adesso è resa più facile da strumenti disponibili online e da app per smartphone. Per chi volesse saperne di più questo è il programma dove è possibile fare ricerche per argomento.
In questo articolo parlerò di alcune ricerche promettenti che riguardano la lesione spinale cronica:
1) modificazione della cicatrice per permettere ai nervi di crescere attraverso un ambiente ostile;
2) uso di terapie cellulari per indurre un recupero funzionale dopo una lesione midollare.
La cicatrice:
Dopo la lesione al midollo spinale l’area danneggiata perde molte cellule nervose che vengono portate via dalla risposta immunitaria e si ha la formazione di una cavità contornata da un tipo di tessuto cicatriziale che delimita la zona della lesione. I nervi hanno una certa capacità di crescita dopo il trauma, ma questa cicatrice rappresenta una barriera. Jerry Silver, uno scienziato della Case Western Reserve University di Cleveland, Ohio – USA, è stato il primo a caratterizzare questo componente della cicatrice (chondroitin solfato proteoglicani) e a cercare un modo per rimuoverla. Il prof. Silver e altri ricercatori hanno scoperto un enzima batterico chiamato condroitinase in grado di disgregare la cicatrice anche nelle lesioni croniche. Chi segue la ricerca sulle lesione spinali croniche ne avrà sentito parlare con il soprannome di “Chase” che è stato usato negli esperimenti per permettere agli assoni di superare la cicatrice e portare ad un recupero funzionale significativo. E’ un’idea semplice: applicare l’enzima per aprire la strada alla rigenerazione ma al momento ci sono ancora problemi per applicare il Chase in maniera sicura nell’uomo.
In precedenza il prof. Silver ha usato il Chase insieme con un piccolo trapianto di nervo periferico per ricollegare il midollo e recuperare la funzione respiratoria in animali da laboratorio tetraplegici. Nel 2011 ha detto: “Il nostro lavoro è attualmente la dimostrazione più convincente del ripristino di funzioni dopo la paralisi”.
Mentre visitavo i vari poster ho incontrato il Prof. Silver che è sicuramente uno dei ricercatori più speranzosi per quanto riguarda la lesione midollare cronica e raccontava con entusiasmo del recupero straordinario ottenuto nella sua ultima ricerca dove animali con paralisi da lui definita “super cronica” (un anno e mezzo dopo la lesione) hanno recuperato la capacità di respirare in modo quasi normale dopo un’applicazione di Chase e serotonina (una sostanza necessaria per la trasmissione nervosa).
“Questo è il risultato di 30 anni di lavoro”, ha detto il prof. Silver. “Sembra che più sia cronica la lesione, migliore sia il risultato. Avevamo degli animali con lesione midollare che gli paralizzava uno dei due polmoni di cui ci eravamo quasi dimenticati ed allora abbiamo pensato di usarli per fare un esperimento un po’ azzardato. Il risultato è stato straordinario, in due settimane c’è stato un recupero quasi completo della respirazione. A volte gli incidenti portano cose buone!”
Il prof. Silver ha continuato dicendo che adesso intende cercare il modo di far funzionare questa terapia anche per recuperare altre funzioni oltre la respirazione come l’uso delle mani o il controllo della vescica usando il Chase o un peptide sviluppato dal suo laboratorio capace di evitare che le fibre nervose che tentano di ricrescere si blocchino su una proteina zuccherosa.
Quando ho incontrato il prof Silver, stava guardando il poster presentato da Emily Burnside, un membro del laboratorio di Elizabeth Bradbury del King’s College di Londra che sono dei leader nello studio dell’uso di Chase nelle lesioni midollari. La prof Bradbury è impegnata in un progetto di ricerca chiamato “CHASE-IT”, che ha lo scopo di sperimentare questa terapia sull’uomo. Questa progetto è finanziato dalla fondazione “Spinal Research” che ha sede a Londra.
Lo studio di Emily Burnside “Regulateable Chondroitinase ABC” gene therapy as a treatment for spinal cord injury” (Terapia genetica per la Regolabilità del Chase come trattamento delle lesioni midollari) potrebbe accelerare i tempi per la sperimentazione sull’uomo del Chase. La dr.ssa Burnside ha spiegato che uno dei problemi del Chase è che una volta somministrato rimane attivo per pochi giorni, mentre servirebbe che rimanesse attivo più a lungo, quindi andrebbe iniettato ripetutamente nel midollo. Nel suo studio hanno somministrato il Chase al midollo spinale lesionato di animali attraverso una strategia per modificare geneticamente le cellule nella zona della lesione in modo che le cellule stesse producessero il Chase. In questo modo si è risolto il problema di doverlo iniettare ripetutamente e si è ottenuto sia un forte contenimento del danno che un recupero funzionale importate sia in lesioni midollari a livello toracico che cervicale.
Un problema di questo approccio è che ad un certo punto si deve cessare la produzione di Chase da parte delle cellule, altrimenti si potrebbero avere effetti indesiderati. La dott.ssa Burnside ha risolto questo problema introducendo un altro virus che funziona come un interruttore in modo da poterne cessare la produzione quando necessario.
Il team della prof.ssa Bradbury ha presentato i risultati anche di altre ricerche. In uno studio particolarmente interessante condotto in collaborazione con il prof. James Guest del “Miami Project to Cure Paralysis” i ricercatori hanno ottenuto un recupero funzionale in primati a cui è stato somministrato il Chase in combinazione con un trapianto di cellule di Schwann. Il prof. Guest attualmente sta conducendo una sperimentazione sull’uomo in cui si trapiantano cellule di Schwann su pazienti con lesione midollare da almeno un anno.
Successivamente ho visto un altro poster riguardante la cicatrice. In questo studio svolto nei laboratori di Michael Sofroniew dell’Università della California di Los Angeles (UCLA) si dimostra che gli astrociti (un tipo di cellula che compone il tessuto cicatriziale) non sono un ostacolo alla rigenerazione come si pensa, ma invece aiutano la rigenerazione stessa. Infatti in questo studio in cui hanno somministrato dei farmaci che aiutano la rigenerazione delle fibre nervose, hanno visto una maggiore rigenerazione negli animali in cui gli astrociti erano presenti rispetto a quelli in cui erano stati rimossi.
Terapie Cellulari
Paul Lu è un ricercatore che lavora a San Diego nel laboratorio del prof. Mark Tuszynski, un
ricercatore esperto che come il prof. Silver non ha mai perso la speranza nel cercare il modo di rigenerare il midollo spinale. Il dr. Lu è personalmente motivato a trovare una cura per le lesioni midollari croniche in quanto egli stesso è paralizzato dal 1996 a seguito di un incidente stradale. Egli ha condotto diversi studi molto importanti basati sull’uso di cellule staminali. In particolare in uno studio del 2012, in cui ha trapiantato nel midollo spinale cellule staminali neurali insieme alla somministrazione di un cocktail di farmaci che aiutano la rigenerazione, ha ottenuto una crescita abbondante di fibre nervose e anche se ciò per ora non è stato accompagnato da un recupero funzionale il dr. Lu ci sta lavorando per poterci arrivare.
In uno degli studi che ha presentato al SFN sono state trapiantate cellule neurali in primati e anche in questo caso si è visto che le cellule trapiantate si sono sviluppate generando fibre nervose lunghe fino a 50mm, ma questa tecnica necessita di essere ottimizzata prima che la si possa testare nell’uomo.
In un altro poster sono stati presentati i risultati di un altro esperimento in cui dopo un trapianto di cellule leggermente diverse, si è ottenuta un crescita delle fibre nervose danneggiate dalla lesione invece che la crescita di fibre nervose dalle cellule trapiantate e ciò ha portato anche ad un recupero funzionale. Questo studio è stato fatto nella fase sub-acuta (due settimane dopo la lesione), ma attualmente stanno testando questa terapia anche nelle lesioni croniche.
Un’altra area su cui il prof. Tuszyski e il dr. Lu stanno lavorando è l’uso di cellule attivabili con la luce (optogenetica) allo scopo di ottenere migliori connessioni e di poterle attivare e disattivare nel corso degli esperimenti. Inoltre stanno anche lavorando sui “master regulators” ovvero i geni che potrebbero attivare la rigenerazione delle fibre nervose.
Il Dr. Lu mi ha spiegato che il prossimo grande miglioramento riguarderà le cellule, nel senso che adesso sono state sviluppate tecniche per modificare le cellule del proprio corpo in modo da ottenere un tipo di cellula che svolga precisamente il lavoro necessario per riparare il danno al tessuto midollare. Queste cellule sono chiamate iPSC (induced Pluripotent Stem Cells).
C’erano molti poster che riguardavano le iPSC e se è vero che per molti aspetti le iPSC sono più sicure delle cellule staminali embrionali anche le iPSC come le embrionali possono formare tumori, quindi è necessario arrivare ad una qualità genetica tale da poter escludere totalmente il rischio che le cellule possano sviluppare tumori prima di poterle testare nell’uomo.
Il Laboratorio di Michael Fehlings dell’Università di Toronto lavora attivamente su diverse potenziali terapie per le lesioni midollari, incluse le iPSC. In un poster presentato alla SFN dal suo gruppo di ricerca si spiega che hanno trapiantato cellule modificate per produrre una molecola che aiuta la crescita di fibre nervose chiamata GDNF. Negli animali sono state trapiantate le cellule due settimane dopo la lesione (quindi questa non è considerata una lesione cronica), ma hanno mostrato un recupero migliore di quelli a cui sono state trapiantate cellule senza questa modifica.
Alla fine però potrebbe non esserci la necessità di trapiantare cellule dall’esterno perché alcuni ricercatori hanno trovato il modo di manipolare le cellule già presenti nel nostro corpo in modo che svolgano le funzioni necessarie alla riparazione del danno al midollo spinale.
Il dr. Lu ha notato il lavoro di Chun-Li Zhang, del UT Southwestern Medical Center di Dallas (USA) che ha riprogrammato astrociti presenti nella cicatrice trasformandoli in neuroni.
Il prof. Zhang ha presentato al SFN uno studio in cui ha creato motoneuroni spinali partendo da cellule della pelle. Poi ha presentato anche un altro studio (a cui faceva riferimento il dr. Lu) che riguarda la riprogrammazione di neuroni in animali viventi che ha un grande interesse per le lesioni midollari in cui concludono dicendo: “Our ability to successfully produce a large population of long-lived and diverse subtypes of new neurons in the adult spinal cord provides a cellular basis for regeneration-based therapy for SCI.” (La nostra capacità di produrre una grande e longeva popolazione di diversi sotto-tipi di nuovi neuroni nel midollo spinale adulto fornisce una base cellulare per terapie basate sulla rigenerazione per le lesioni midollari).
– by Sam Maddox
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