Fibrosi Polmonare Idiopatica: Abbiamo Trovato le Super Cellule Staminali che la Combattono Meglio?

Ciao a tutti! Oggi voglio raccontarvi una storia affascinante che arriva direttamente dal fronte della ricerca medica, una storia che parla di speranza per chi combatte contro una malattia polmonare davvero tosta: la fibrosi polmonare idiopatica (IPF). Immaginate i polmoni, organi vitali per respirare, che progressivamente si induriscono, si riempiono di cicatrici fibrotiche. Questo porta a sintomi come fiato corto e bassi livelli di ossigeno nel sangue (ipossiemia). Purtroppo, la prognosi non è buona e le opzioni di cura sono limitate, con il trapianto di polmone come unica vera soluzione, ma non accessibile a tutti.

Per anni, noi ricercatori abbiamo cercato di capire meglio cosa scatena l’IPF e come fermarla. È una malattia complessa, dove fattori ambientali, genetici e sconosciuti portano a un’attivazione eccessiva dei fibroblasti (le cellule che producono tessuto cicatriziale), danno alle cellule polmonari e infiammazione. Il risultato? Un accumulo anomalo di collagene e la perdita di funzione dei polmoni.

Una Speranza dalle Cellule Staminali Mesenchimali (MSC)

Da tempo, le cellule staminali mesenchimali (MSC) sono sotto i riflettori. Queste cellule sono incredibili: possono trasformarsi in diversi tipi di cellule e hanno potenti proprietà immunomodulatorie (cioè regolano il sistema immunitario) e antinfiammatorie. Sembrano fatte apposta per malattie complesse come l’IPF!

Studi precedenti, anche su modelli animali (usando la bleomicina per indurre una fibrosi simile all’IPF nei topi), hanno mostrato che le MSC possono:

• Ridurre l’infiammazione e la fibrosi.
• Bilanciare il microambiente immunitario nei polmoni.
• Promuovere la riparazione dei tessuti.
• Influenzare positivamente altre cellule immunitarie, come i Linfociti T regolatori (Tregs).

I Tregs sono fondamentali: sono i “vigili urbani” del sistema immunitario, mantengono la pace e prevengono reazioni autoimmuni eccessive. Sembra che nell’IPF questi Tregs siano un po’ in difficoltà.

Il Problema della Variabilità: Non Tutte le MSC Sono Uguali

Qui sorge un problema: le MSC possono essere isolate da diverse parti del corpo (midollo osseo, cordone ombelicale, tessuto adiposo, polpa dentale, ecc.) e anche da donatori diversi. Questa eterogeneità significa che non tutte le MSC si comportano allo stesso modo. Alcune potrebbero essere più efficaci di altre per una specifica malattia. In un nostro studio precedente sulla fibrosi epatica, avevamo già visto che MSC derivate dal cordone ombelicale (UCMSC) che erano particolarmente brave a promuovere la differenziazione dei Tregs funzionavano meglio.

Inoltre, molte terapie basate su MSC usano un approccio un po’ generico, senza puntare a un meccanismo specifico della malattia e senza un controllo qualità rigorosissimo delle cellule usate. Questo rende difficile confrontare i risultati e ottenere terapie davvero efficaci e riproducibili.

La Nostra Missione: Trovare le MSC “Giuste” per l’IPF

Di fronte a queste sfide, ci siamo posti un obiettivo ambizioso: identificare un sottotipo specifico di MSC che fosse particolarmente efficace nel trattare l’IPF, concentrandoci sulla loro capacità di modulare i Tregs. E volevamo farlo usando MSC di grado clinico, prodotte secondo standard rigorosi (cGMP), per garantire sicurezza e qualità.

Passo 1: Capire il Ruolo dei Tregs nell’IPF

Prima di tutto, abbiamo analizzato dati pubblici (dal database GEO) e campioni di sangue e tessuto polmonare di pazienti con IPF. Cosa abbiamo scoperto? Proprio come sospettavamo, i pazienti con IPF avevano livelli significativamente più bassi di Tregs sia nel sangue che nei polmoni rispetto alle persone sane. Abbiamo anche notato una correlazione inversa interessante: meno Tregs c’erano, più alto era un marcatore di fibrosi (HAase). Questo suggeriva che la carenza di Tregs potesse contribuire alla progressione della malattia. I Tregs, infatti, sembrano avere un ruolo protettivo, ad esempio riducendo il reclutamento dei fibroblasti “cattivi”.

Passo 2: Mettere alla Prova Diverse MSC

Abbiamo prodotto MSC di grado clinico da ben otto fonti diverse (midollo osseo, cordone ombelicale, adipe, polpa dentale, gengiva, placenta, amnios, meconio). Tutte rispettavano i criteri di qualità richiesti per l’uso clinico. Poi, abbiamo usato tecniche avanzate come il sequenziamento dell’intero genoma (RNA-seq) per confrontarle.

L’analisi ha confermato l’eterogeneità: le MSC si raggruppavano in base alla loro origine. Ma soprattutto, abbiamo valutato la loro “firma” immunitaria, in particolare la capacità potenziale di regolare i Tregs. Qui è emersa una differenza significativa: le MSC derivate dal cordone ombelicale (UCMSC) sembravano molto più potenti nel promuovere i Tregs rispetto, ad esempio, a quelle derivate dalla decidua (DMSC).

Abbiamo confermato questo risultato in laboratorio: mettendo le UCMSC a contatto con cellule immunitarie (PBMC) stimolate per produrre Tregs, abbiamo visto un aumento significativo della percentuale di Tregs e dei loro marcatori (come Foxp3, IL-10) rispetto a quando usavamo le DMSC.

Passo 3: Testare l’Efficacia nel Modello Animale

Era il momento della prova del nove: il modello murino di IPF indotta da bleomicina. Abbiamo trattato i topi malati con un mix di UCMSC (UC-Mix) o un mix di DMSC (D-Mix), entrambi da tre donatori diversi per minimizzare le variazioni individuali.

I risultati sono stati netti: entrambi i tipi di MSC aiutavano, ma le UC-Mix erano significativamente superiori nel ridurre i marcatori di fibrosi nei polmoni (come idrossiprolina, collagene, α-SMA, ColI). E, cosa fondamentale, i topi trattati con UC-Mix mostravano un aumento molto maggiore dei livelli di Tregs nel sangue, nella milza e nei linfonodi toracici rispetto a quelli trattati con D-Mix.

Per essere ancora più sicuri che i Tregs fossero la chiave, abbiamo fatto un esperimento “cattivo”: abbiamo usato un anticorpo (PC61) per eliminare quasi completamente i Tregs nei topi trattati con le efficaci UC-Mix. Risultato? L’effetto terapeutico delle UCMSC è praticamente svanito! La fibrosi è tornata ai livelli pre-trattamento. Questa è stata la conferma definitiva: l’efficacia delle MSC nell’IPF dipende in modo cruciale dalla loro capacità di ripristinare i livelli di Tregs.

Passo 4: Svelare il Segreto Molecolare – Il Ruolo di TNFSF4

Ma cosa rendeva le UCMSC così brave con i Tregs rispetto alle DMSC? Analizzando le differenze genetiche tra i due tipi, abbiamo setacciato i geni legati alla regolazione dei Tregs. Uno in particolare è balzato agli occhi per la differenza di espressione più marcata: il gene TNFSF4 (Tumor Necrosis Factor Superfamily Member 4).

Sorprendentemente, le UCMSC (le più efficaci) esprimevano livelli significativamente più bassi di TNFSF4 rispetto alle DMSC. Lo abbiamo confermato sia a livello di mRNA che di proteina. Sembrava controintuitivo? Forse, ma avevamo una pista!

Passo 5: Manipolare TNFSF4 per Confermare il Suo Ruolo

Per dimostrare che TNFSF4 era davvero il “colpevole” di questa differenza funzionale, abbiamo usato l’ingegneria genetica:

• Nelle DMSC (che hanno tanto TNFSF4), abbiamo usato la tecnica shRNA per “spegnere” il gene TNFSF4 (creando le D-Mix-sh-TNFSF4).
• Nelle UCMSC (che hanno poco TNFSF4), abbiamo usato un lentivirus per “accendere” il gene e farlo esprimere di più (creando le UC-Mix-TNFSF4).

I risultati sono stati illuminanti:

• Le DMSC con TNFSF4 “spento” diventavano molto più brave a promuovere i Tregs in vitro (aumentavano la percentuale di Tregs, i livelli di Foxp3, IL-6 e IL-10), quasi come le UCMSC!
• Le UCMSC con TNFSF4 “acceso” perdevano gran parte della loro capacità di promuovere i Tregs.

Abbiamo anche testato l’effetto sull’attività anti-fibrotica in vitro (usando cellule Helf stimolate con TGF-β1, un induttore di fibrosi). I supernatanti delle colture con MSC modificate hanno confermato il trend: meno TNFSF4 nelle MSC, migliore l’effetto anti-fibrotico. Anche nei topi, le MSC con meno TNFSF4 funzionavano meglio. Era chiaro: bassi livelli di TNFSF4 nelle MSC sono la chiave per una migliore modulazione dei Tregs e una maggiore efficacia anti-fibrotica.

Il Meccanismo: Bloccare un Segnale Negativo

Ma come funziona esattamente? TNFSF4 sulla superficie delle MSC interagisce con il suo recettore, TNFRSF4, presente su altre cellule immunitarie, inclusi i linfociti T. Sembra che questo segnale TNFSF4-TNFRSF4 agisca come un freno sulla generazione e funzione dei Tregs. Quindi, le MSC con poco TNFSF4 (le nostre “super cellule” UCMSC) frenano di meno, permettendo ai Tregs di proliferare e funzionare meglio.

Per verificarlo, abbiamo usato degli anticorpi specifici (Oxelumab, Telazorlimab, Amlitelimab) per bloccare l’interazione TNFSF4-TNFRSF4 in colture di DMSC e cellule immunitarie. Ebbene sì: bloccando il segnale, la percentuale di Tregs aumentava!

Non Solo Quantità, Ma Anche Qualità e Tipi di Tregs

Abbiamo approfondito ulteriormente. I Tregs non sono tutti uguali, esistono sottotipi con funzioni diverse (quiescenti, attivati, memoria centrale, effettori, naive…). Abbiamo scoperto che le MSC con basso TNFSF4 (UC-Mix) non solo aumentavano il numero totale di Tregs, ma spingevano in particolare la differenziazione verso sottotipi specifici:

• Tregs attivati (aTregs): più pronti a intervenire.
• Tregs memoria centrale (TregCM) e Tregs effettori (TregE): importanti per una risposta duratura e attiva.

Inoltre, queste MSC favorivano anche la proliferazione dei Tregs (misurata con il marcatore Ki67). Quindi, le TNFSF4low-MSCs non solo aumentano il numero di “vigili” Tregs, ma li rendono più attivi, specializzati e numerosi!

Conclusioni: Una Nuova Strada per la Terapia dell’IPF

Cosa ci portiamo a casa da tutta questa ricerca? Abbiamo identificato un sottotipo di MSC, quelle con bassa espressione di TNFSF4 (TNFSF4low-MSCs), che sono nettamente superiori nel trattare la fibrosi polmonare idiopatica in modelli preclinici. Questa superiorità deriva dalla loro capacità potenziata di modulare i Linfociti T regolatori (Tregs), aumentandone il numero, l’attivazione, la proliferazione e favorendo sottotipi specifici cruciali per combattere la fibrosi.

Questa scoperta è importante per diversi motivi:

1. Fornisce un marcatore biologico (basso TNFSF4) per selezionare le MSC più promettenti per la terapia dell’IPF, superando il problema dell’eterogeneità.
2. Svela un nuovo meccanismo attraverso cui le MSC esercitano i loro effetti immunomodulatori, non solo tramite fattori solubili (paracrini), ma anche tramite interazioni dirette cellula-cellula mediate da proteine di superficie come TNFSF4.
3. Apre la strada allo sviluppo di terapie cellulari più mirate ed efficaci per l’IPF, basate su una selezione razionale delle cellule e su standard di qualità elevati.

Certo, la strada verso la clinica è ancora lunga. Dovremo confermare questi risultati sull’uomo e stiamo pianificando studi clinici proprio con queste TNFSF4low-MSCs di grado clinico. Ma è un passo avanti significativo, che ci allontana dall’approccio “una taglia va bene per tutti” e ci avvicina a terapie cellulari personalizzate e più potenti per combattere malattie devastanti come la fibrosi polmonare idiopatica. È la scienza che avanza, un passo alla volta, verso nuove speranze!

Fonte: Springer