I ricercatori della Drexel University College of Medicine e della University of Texas di Austin hanno migliorato la funzione respiratoria nei roditori con lesioni del midollo spinale dopo aver trapiantato con successo una classe speciale di cellule neurali, denominate interneuroni V2a.
I risultati dello studio, pubblicati questa settimana sul Journal of Neurotrauma, indicano che queste cellule cresciute in laboratorio hanno il potenziale di aiutare i pazienti paralizzati a respirare senza un ventilatore.
“Il nostro studio precedente è stato uno dei primi a dimostrare che gli interneuroni V2a contribuiscono alla plasticità o alla capacità del midollo spinale di raggiungere un certo livello di autoriparazione. LO studio ha investito su questi risultati dimostrando che possiamo coltivare queste cellule dalla radice cellule che sopravvivono in un midollo spinale ferito e che possono effettivamente migliorare il recupero “, ha detto Michael Lane, Assistente Professore di neurobiologia e anatomia nel College of Medicine e ricercatore principale dello studio.
Sebbene la lesione del midollo spinale influisca su un’ampia gamma di sistemi motori, recenti evidenze suggeriscono che il corpo è in grado di miglioramenti spontanei attraverso la crescita delle fibre nervose e la formazione di nuovi circuiti. Il laboratorio di Lane è interessato allo studio – e al rafforzamento – di questo fenomeno naturale, al fine di trattare un effetto collaterale potenzialmente fatale della paralisi: cattiva salute respiratoria.
Non solo i pazienti con lesioni di alto livello richiedono assistenza meccanica per respirare, ma sono anche soggetti a congestione polmonare e infezioni respiratorie.
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“Comprendendo il tentativo di riparazione del corpo, speriamo di amplificare tale processo terapeuticamente con il trapianto e la riabilitazione delle cellule”, ha detto Lyandysha Zholudeva, autrice principale dello studio e dottoranda del College of Medicine. “Ora abbiamo identificato uno dei tipi di cellule che contribuisce alla formazione di nuovi percorsi che portano alla plasticità”.
Negli ultimi dieci anni, c’è stato un crescente interesse nell’uso di precursori neurali – cellule che possono svilupparsi nei vari tipi trovati nel cervello – per aumentare la plasticità e trattare le lesioni del midollo spinale. Le cellule neurali funzionano con tutti gli altri tipi di cellule del corpo per produrre la gamma di funzioni del sistema nervoso centrale, tra cui la circolazione, la respirazione e la digestione.
Gli interneuroni sono candidati particolarmente interessanti per la cura del midollo spinale ferito, perché trasmettono segnali tra neuroni sensoriali e motori. Tuttavia, queste cellule sono un gruppo eterogeneo e non è ancora chiaro quale tipo di interneurone possa sopravvivere e prosperare in un midollo spinale danneggiato dopo il trapianto. Lane e altri ricercatori hanno individuato gli interneuroni V2a come un potenziale concorrente, poiché sono “eccitatori” (hanno un maggiore potenziale d’azione) e tipicamente crescono nella giusta direzione per la riparazione. Precedenti studi hanno anche suggerito che questa classe di interneuroni potrebbe essere coinvolta nella respirazione e il lavoro di Lane ha dimostrato che questo ruolo potrebbe essere ancora più importante dopo la lesione del midollo spinale.
In uno studio pubblicato nel 2017, Lane e i suoi colleghi hanno scoperto che settimane dopo l’infortunio, il midollo spinale recluta gli interneuroni V2a, che vengono cablati nel circuito “diafragico” nel midollo spinale che controlla il diaframma (un muscolo essenziale per la respirazione). Nel loro studio più recente, i ricercatori hanno esplorato se il trapianto di più cellule V2a nel midollo spinale danneggiato potrebbe migliorare la plasticità e portare a risultati più duraturi.
Lane ha spiegato che l’identificazione di specifici tipi cellulari che ripristinano la respirazione (o qualsiasi altro sintomo), piuttosto che trapiantare una popolazione eterogenea, è la chiave per un trattamento efficace.
“Il trapianto di cellule staminali sta guadagnando interesse sia all’interno della scienza, sia all’interno degli studi clinici, ma prove scientifiche mostrano che alcuni tipi di cellule possono effettivamente limitare il recupero, quindi è necessario sapere che cosa accadrà alle cellule che stiamo mettendo nel corpo”. dice Lane. “Il campo dei trapianti si sta trasformando in un’era in cui c’è più interesse nel personalizzare le terapie cellulari”.
Per testare la loro ipotesi, il team di Drexel ha collaborato con Shelly Sakiyama-Elbert, un ingegnere cellulare presso l’Università del Texas, per differenziare le cellule staminali embrionali in interneuroni V2a e combinarle con cellule progenitrici neurali da un midollo spinale del roditore. Una volta combinate, le cellule V2a sono state trapiantate in 30 animali con lesioni cervicali moderate-gravi.
Un mese dopo il trapianto, le cellule del donatore erano sopravvissute e diventavano dei neuroni maturi in tutti e 30 gli animali. L registrazione dell’attività del muscolo del diaframma, ha dimostrato che la respirazione è significativamente migliorata negli animali che avevano ricevuto interneuroni V2a rispetto ai controlli.
“Anche questa differenza incrementale ci rassicura sul fatto che abbiamo identificato un tipo di cellula su cui concentrarci e che dovremmo continuare a investigare ulteriormente il suo potenziale”, ha detto Zholudeva.
Andando avanti, i ricercatori intendono continuare a determinare come ottimizzare al meglio la dose di trapianto, la crescita e la connettività delle cellule V2a nel midollo spinale danneggiato. Lane ha detto che il potenziale contributo delle cellule V2a al recupero funzionale potrebbe essere migliorato con la riabilitazione, le terapie neurali e le terapie basate sull’attività.
“Per ora, ci siamo concentrati su una cellula e sulla lesione del midollo spinale da infortunio, quindi c’è ancora molto lavoro da fare”, ha detto Lane. “Ma è un grande passo avanti: abbiamo almeno una cellula che contribuisce al recupero e un giorno, questo può portare a trattamenti migliori”.
Fonte: Drexel now
