Cellule Staminali Feline ‘Senza Impronte’: La Nuova Frontiera per la Salute di Gatti e Umani!

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di qualcosa di veramente affascinante che sta succedendo nel mondo della ricerca, qualcosa che tocca da vicino i nostri amici a quattro zampe, i gatti, ma che ha implicazioni enormi anche per noi umani. Parliamo di cellule staminali pluripotenti indotte, o iPSC, ma con una marcia in più: sono “senza impronte”!

Ma cosa sono queste iPSC?

Immaginate di poter prendere una cellula adulta qualsiasi, come una della pelle (nel nostro caso, fibroblasti fetali felini), e di poterla “riprogrammare” indietro nel tempo, fino a farla tornare a uno stato simile a quello delle cellule staminali embrionali. Queste cellule “ringiovanite”, le iPSC, hanno due superpoteri:

• Possono moltiplicarsi all’infinito in laboratorio.
• Possono trasformarsi (differenziarsi) in praticamente qualsiasi altro tipo di cellula del corpo.

Capite bene che sono una risorsa preziosissima per studiare malattie, sviluppare nuovi farmaci e, la cosa forse più entusiasmante, per la medicina rigenerativa. Pensate alla possibilità di riparare tessuti danneggiati usando cellule create su misura!

Il Problema delle “Impronte” Genetiche

Finora, uno dei metodi più usati per creare le iPSC utilizzava virus (come retrovirus o lentivirus) che inserivano i geni necessari per la riprogrammazione direttamente nel DNA della cellula ospite. Comodo, sì, ma con un grosso rischio: questa integrazione nel genoma può causare mutazioni indesiderate, potenzialmente anche tumori. È come lasciare un’ “impronta” genetica permanente, un ostacolo non da poco per l’uso clinico sicuro di queste cellule. Esistevano già iPSC feline, ma nessuna era stata creata senza questo rischio di integrazione.

La Svolta: Le iPSC Feline “Footprint-Free”

Ed ecco dove entra in gioco la nostra ricerca! Il nostro obiettivo era chiaro: creare iPSC feline utilizzando un metodo che non lasciasse tracce nel genoma. Abbiamo scelto di usare i vettori basati sul virus Sendai (SeV). Questi virus sono furbi: fanno il loro lavoro di riprogrammazione rimanendo nel citoplasma della cellula (la parte esterna al nucleo dove c’è il DNA) e, con il passare delle divisioni cellulari, vengono eliminati completamente. Risultato? iPSC “pulite”, senza integrazioni genetiche rischiose, o appunto, footprint-free. E sì, siamo stati i primi a riuscirci con successo nel gatto domestico!

Abbiamo preso fibroblasti da feti di gatto (ottenuti eticamente da interventi di sterilizzazione di routine in gatte gravide, con il consenso dei proprietari) e li abbiamo “infettati” con i vettori SeV che trasportavano i fattori di trascrizione umani necessari (OCT4, SOX2, c-MYC, KLF4). Dopo circa 22-24 giorni, abbiamo iniziato a vedere le prime colonie di cellule con l’aspetto tipico delle iPSC: piccole, compatte, brillanti.

Caratteristiche delle Nostre Super-Cellule Feline

Abbiamo generato quattro linee cellulari di iPSC feline e ne abbiamo studiate due in dettaglio. Queste cellule:

• Mostravano la morfologia classica delle cellule staminali pluripotenti.
• Esprimevano i marcatori chiave di pluripotenza felini (OCT4, SOX2, NANOG).
• Erano positive al test della fosfatasi alcalina, un altro segno distintivo.
• Importantissimo: con il passare delle colture (passaggi), l’espressione dei geni virali e dei fattori umani usati per la riprogrammazione diminuiva fino a scomparire del tutto (conferma del “footprint-free”!). Già dopo 3 passaggi non trovavamo più i fattori umani, e dopo 15 passaggi anche il virus Sendai era sparito.
• Hanno mantenuto un numero normale di cromosomi (38 nel gatto) anche dopo molti passaggi (oltre 35!), indicando stabilità genetica.
• Potevano formare in vitro i cosiddetti corpi embrioidi (EB), aggregati cellulari tridimensionali che mimano i primi stadi dello sviluppo embrionale e che mostravano l’espressione di geni appartenenti a tutti e tre i foglietti germinativi (endoderma, mesoderma, ectoderma), confermando la loro pluripotenza.

Il Test In Vivo: Non Proprio Teratomi Perfetti

Uno dei test più rigorosi per la pluripotenza è l’iniezione delle iPSC in topi immunodeficienti per vedere se formano teratomi, tumori benigni composti da tessuti differenziati appartenenti ai tre foglietti germinativi. Le nostre iPSC feline hanno formato delle masse visibili in tutti i topi iniettati (un successo del 100% nel formare *qualcosa*!). Tuttavia, i risultati sono stati interessanti e un po’ diversi da un teratoma classico.
Una linea cellulare ha mostrato una differenziazione principalmente verso tessuti mesodermici (come cartilagine e osso). Le altre masse, invece, assomigliavano più a tumori a cellule germinali, con cellule meno differenziate. È importante notare che, anche in questi casi, non abbiamo trovato traccia dei geni umani usati per la riprogrammazione, ma abbiamo rilevato l’espressione di geni felini associati alla pluripotenza e anche di alcuni proto-oncogeni felini (come c-MYC e KLF4). Questo fenomeno non è del tutto inaspettato; anche in altre specie, inclusi cani e umani, la formazione di teratomi “perfetti” da iPSC può essere difficile e a volte si osservano esiti simili. Questo sottolinea l’importanza di studiare a fondo la sicurezza di queste cellule prima di pensare a terapie.

Dalle iPSC alle Cellule Stromali Mesenchimali (MSC)

Ok, avere iPSC “pulite” è fantastico, ma spesso per le terapie servono tipi cellulari più specifici. Le cellule stromali mesenchimali (MSC) sono un candidato ideale. Sono cellule multipotenti (possono differenziarsi in osso, cartilagine, grasso), hanno proprietà immunomodulatorie e rigenerative, e sono già studiate per trattare diverse malattie infiammatorie, degenerative e immunomediate.
Il problema? Ottenere MSC direttamente dai tessuti adulti è difficile: sono rare, la loro capacità di proliferare e differenziarsi diminuisce con l’età del donatore, e c’è molta variabilità tra donatori diversi. Avere una fonte illimitata e più omogenea di MSC sarebbe un enorme passo avanti. E se potessimo crearle dalle nostre iPSC footprint-free?

La Nostra Ricetta per le MSC Feline da iPSC

Abbiamo provato diversi protocolli e alla fine abbiamo trovato la strada giusta! Usando una strategia di “passaggi seriali” su piastre specifiche e un inibitore del recettore TGF-β (una molecola chiave nella comunicazione cellulare), siamo riusciti a guidare le nostre iPSC feline a trasformarsi in cellule che assomigliavano e si comportavano proprio come le MSC. Queste cellule, che abbiamo chiamato iPSC-MSC feline:

• Aderivano alla plastica della piastra di coltura.
• Avevano la tipica morfologia fusiforme (a fuso).
• Esprimevano i marcatori di superficie caratteristici delle MSC feline (come CD29, CD44, CD73, CD90, anche se CD105 era basso, cosa osservata anche in altre MSC feline e derivate da iPSC) e non esprimevano marcatori di altre linee cellulari (come CD34 delle cellule del sangue). Abbiamo confermato questi marcatori sia a livello di RNA che di proteina (con immunofluorescenza e citometria a flusso).
• Erano in grado di differenziarsi in vitro nelle tre linee mesodermiche classiche: osteoblasti (osso), condrociti (cartilagine) e adipociti (grasso).

Abbiamo anche analizzato l’espressione genica (con RNA-seq) e visto cambiamenti enormi tra le iPSC di partenza e le iPSC-MSC finali. Oltre 1100 geni hanno cambiato la loro attività! I geni legati alla pluripotenza si sono spenti, mentre quelli associati al fenotipo mesenchimale si sono accesi. Interessante notare che alcuni geni considerati oncogeni si sono spenti, mentre altri si sono accesi, ma questo probabilmente riflette il processo di differenziazione e acquisizione delle funzioni MSC piuttosto che un rischio tumorale intrinseco.

Perché Tutto Questo è Importante?

Questa ricerca è una prima assoluta per il gatto domestico! Abbiamo dimostrato che è possibile generare iPSC feline senza integrazioni genomiche usando il metodo del virus Sendai e che queste cellule possono essere differenziate con successo in MSC funzionali.
Questo apre scenari incredibili:

1. Modelli di malattia: Possiamo usare queste cellule per studiare meglio le malattie feline, molte delle quali sono simili a quelle umane (pensate a malattie virali, genetiche, obesità, diabete, problemi neurologici).
2. Sviluppo di farmaci: Testare nuovi farmaci su queste cellule potrebbe accelerare la scoperta di terapie efficaci.
3. Medicina rigenerativa e terapie cellulari: Avere una fonte illimitata e sicura di iPSC e MSC feline è fondamentale per sviluppare terapie cellulari per riparare tessuti danneggiati o trattare malattie immunitarie e infiammatorie nei gatti (come gengivostomatite cronica, enteropatie croniche, asma felina, malattia renale cronica, dove le MSC “tradizionali” hanno già mostrato risultati incoraggianti).
4. Ricerca traslazionale: Il gatto è un ottimo modello animale per molte condizioni umane. Ciò che impariamo e sviluppiamo per i gatti può avere ricadute dirette sulla salute umana, e viceversa.

Insomma, queste cellule staminali feline “senza impronte” non sono solo una curiosità scientifica, ma rappresentano uno strumento potente per migliorare la salute e il benessere sia dei nostri amati felini che degli esseri umani. È un campo in rapida evoluzione e non vedo l’ora di vedere cosa ci riserverà il futuro!

Fonte: Springer