Ringiovanire le Cellule Staminali ‘Vecchie’? La Chiave Potrebbe Essere nel CD45!

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di qualcosa di veramente affascinante che sta emergendo nel campo della medicina rigenerativa. Parliamo di cellule staminali mesenchimali, o MSCs, quelle cellule incredibili che hanno il potenziale di trasformarsi in diversi tipi di tessuto – osso, cartilagine, grasso – e che sono viste come una promessa enorme per riparare danni e curare malattie.

La Promessa e il Problema dell’Età

Le MSCs sono fantastiche, vero? Si trovano in vari tessuti, come il midollo osseo e il tessuto adiposo, e hanno questa capacità quasi magica di auto-rinnovarsi e differenziarsi. Non solo, rilasciano anche molecole bioattive che aiutano i tessuti a rimodellarsi e recuperare. Per questo sono già usate in trial clinici per un sacco di condizioni, da problemi cardiovascolari a lesioni dei tessuti molli.

Ma c’è un “ma”. Come noi, anche le MSCs invecchiano. E quando invecchiano, perdono un po’ del loro smalto. La loro capacità di proliferare e, soprattutto, di differenziarsi in cellule ossee (osteoblasti) e cartilaginee (condrociti) diminuisce. Questo è un bel problema se vogliamo usarle per scopi rigenerativi, specialmente in persone anziane dove magari servirebbero di più! Le MSCs “vecchie” tendono invece a favorire la formazione di grasso (adipogenesi) e, cosa ancora più preoccupante, di cellule che riassorbono l’osso (osteoclasti).

L’Intruso Inaspettato: CD45

Ora, qui entra in gioco un attore che non ci si aspetterebbe: il CD45. Questo è un marcatore di superficie cellulare ben noto, ma è tipicamente associato alle cellule del sangue (ematopoietiche). Anzi, per anni è stato considerato un marcatore *negativo* per le MSCs: se lo trovavi in una coltura di MSCs, pensavi fosse una contaminazione.

Però, in uno studio precedente, avevamo fatto una scoperta sorprendente: le MSCs, invecchiando, iniziano a esprimere CD45! E questa espressione sembrava andare di pari passo con la ridotta capacità di formare osso e l’aumentata tendenza a formare grasso e osteoclasti. Abbiamo anche verificato con tecniche specifiche (doppia immunofluorescenza con marcatori specifici per MSCs come CD44 e CD73) che queste cellule CD45+ erano davvero MSCs e non cellule del sangue infiltrate.

Ma la domanda rimaneva: questo CD45 è solo un segno dell’invecchiamento o è attivamente coinvolto nel “sabotare” il potenziale delle MSCs anziane?

La Svolta: Bloccare l’Attività del CD45

Ed è qui che arriva il bello del nostro studio più recente. Abbiamo pensato: e se provassimo a bloccare l’attività specifica del CD45 in queste MSCs invecchiate? Il CD45 è una proteina tirosina fosfatasi (PTP), cioè un enzima che rimuove gruppi fosfato da altre proteine, spesso “spegnendole”. Abbiamo usato un inibitore farmacologico specifico per l’attività fosfatasica del CD45 su MSCs prelevate da topi anziani (di 20 mesi, l’equivalente di un’età avanzata per loro).

I risultati? Davvero promettenti! Trattando le MSCs anziane con questo inibitore per 48 ore (a una concentrazione che non le danneggiava), abbiamo visto un vero e proprio “ringiovanimento” del loro potenziale differenziativo.

* Meno Grasso: Le MSCs anziane trattate formavano molte meno cellule adipose (visibili con la colorazione Oil Red O) rispetto a quelle non trattate, comportandosi quasi come le MSCs giovani.
* Più Osso: Al contrario, la loro capacità di formare osso (valutata con la colorazione Alizarin Red e misurando l’attività dell’enzima fosfatasi alcalina, ALP) aumentava significativamente, raggiungendo livelli paragonabili a quelli delle cellule giovani. Addirittura, l’espressione del gene *Alp2* (un marcatore osseo) diventava persino *più alta* che nelle cellule giovani!
* Più Cartilagine: Anche la differenziazione in condrociti (valutata con colorazione Safranin O) migliorava notevolmente dopo il trattamento con l’inibitore.

A livello molecolare, abbiamo visto che l’inibitore riduceva l’espressione del marcatore adipogenico *Pparg* e aumentava quella del marcatore osteogenico *Runx-2*, proprio come ci si aspetterebbe da un “ringiovanimento”. Anche i marcatori per la formazione di osteoclasti, come *Rankl*, diminuivano significativamente.

Come Funziona? Svelare il Meccanismo

Ok, ma *come* fa l’inibizione del CD45 a fare tutto questo? Abbiamo indagato sui meccanismi molecolari. Poiché CD45 è una fosfatasi, abbiamo controllato lo stato di fosforilazione (cioè se erano “accese” o “spente”) di alcune chinasi chiave, enzimi che aggiungono gruppi fosfato e sono fondamentali per regolare la differenziazione cellulare.

Abbiamo scoperto che nelle MSCs anziane, diverse chinasi importanti come p38, p44/42 (ERK), Src e GSK3β erano prevalentemente nella loro forma defosforilata (“spenta”). E indovinate un po’? Il trattamento con l’inibitore del CD45 ripristinava la loro fosforilazione (“riaccendendole”)!

Per confermare che fossero proprio queste chinasi il bersaglio, abbiamo fatto l’esperimento inverso: abbiamo preso MSCs *giovani* e le abbiamo trattate con inibitori specifici per p38, MEK/ERK e Src. Il risultato? Queste cellule giovani hanno iniziato a mostrare un profilo genico simile a quello delle cellule anziane, con ridotta espressione di marcatori ossei e aumentata espressione di marcatori per osteoclasti (*Rankl*, *Ostf1*) e grasso (*Pparg*)! Questo dimostra che la defosforilazione di queste chinasi, mediata dal CD45 nelle cellule anziane, è proprio la causa dei difetti di differenziazione.

Effetti Collaterali dell’Invecchiamento: Stress Ossidativo e Danni alla Cartilagine

C’è di più. Nel nostro studio precedente avevamo visto che l’aumento di CD45 era legato a un maggiore stress ossidativo nelle MSCs anziane. Ora abbiamo scoperto che l’inibitore del CD45 riduce significativamente i livelli di specie reattive dell’ossigeno (ROS) e l’attivazione di NF-κB (un fattore di trascrizione legato allo stress e all’infiammazione) nelle cellule anziane, riportandoli a livelli simili a quelli delle cellule giovani. Sembra quasi che ci sia un circolo vizioso: l’invecchiamento causa stress che aumenta CD45, e CD45 a sua volta aumenta lo stress. Bloccare CD45 spezza questo ciclo.

E l’aumentata tendenza a formare osteoclasti? Abbiamo visto che le MSCs anziane esprimono geni tipici degli osteoclasti e producono più fosfatasi acida 5 (un enzima associato al riassorbimento osseo). Questo ci ha fatto pensare: potrebbero queste MSCs anziane danneggiare altri tessuti, come la cartilagine?

Abbiamo testato questa idea. Abbiamo raccolto il “secretoma” (l’insieme delle molecole rilasciate) da MSCs giovani, anziane e anziane trattate con l’inibitore di CD45. Abbiamo poi messo questo secretoma a contatto con condrociti primari (cellule di cartilagine) di ratto. I risultati sono stati chiari: il secretoma delle MSCs anziane era tossico per i condrociti, riducendone la vitalità e l’espressione di marcatori cartilaginei come il Collagene 2A e SOX9. Ma il secretoma delle MSCs anziane *trattate* con l’inibitore non solo non era dannoso, ma sembrava addirittura *migliorare* la salute e la differenziazione dei condrociti rispetto ai controlli! Questo suggerisce che le MSCs anziane potrebbero contribuire a disturbi come l’osteoartrite, e che bloccare CD45 potrebbe prevenire questo effetto dannoso.

Implicazioni Rivoluzionarie per la Medicina Rigenerativa

Quindi, cosa significa tutto questo? Beh, per prima cosa, cambia il modo in cui pensiamo al CD45 nelle MSCs. Non è solo un contaminante, ma un marcatore di invecchiamento e, cosa più importante, un attore *attivo* nel declino funzionale delle MSCs.

Questo apre scenari incredibili:

• Controllo Qualità: Potremmo usare CD45 come marcatore per valutare la “qualità” e la potenza rigenerativa delle MSCs prima di usarle in terapia. Se ci sono troppe cellule CD45+, forse quella preparazione non è ideale.
• Ringiovanimento Pre-Clinico: Potremmo trattare le MSCs prelevate da donatori anziani (o anche da pazienti stessi, in terapie autologhe) con inibitori specifici della fosfatasi CD45 *prima* di reimpiantarle, per “resettarle” a uno stato più giovane e funzionale. Questo potrebbe migliorare drasticamente l’efficacia delle terapie cellulari, specialmente per le malattie legate all’età.
• Nuovi Target Terapeutici: Il CD45 stesso, o le vie di segnalazione che regola (come le chinasi p38, ERK, Src), diventano potenziali bersagli terapeutici non solo per migliorare le MSCs ex vivo, ma forse anche per contrastare alcuni effetti dell’invecchiamento tissutale in vivo, come nell’osteoartrite. Farmaci inibitori di CD45 sono già in studio per altre patologie (leucemie), quindi potrebbero essere riproposti.

Certo, c’è ancora strada da fare. Bisogna confermare questi risultati con altri metodi (come shRNA specifici per CD45 per escludere effetti collaterali dell’inibitore chimico), testare l’efficacia in modelli animali di rigenerazione ossea o cartilaginea, e capire se questo fenomeno riguarda anche le MSCs prese da altri tessuti oltre al midollo osseo (i nostri dati preliminari su cellule simili derivate da tessuto adiposo sembrano confermarlo!).

Ma la scoperta che possiamo “ringiovanire” le cellule staminali agendo su un singolo bersaglio, il CD45, è davvero entusiasmante. Potrebbe rappresentare un passo avanti significativo per rendere la medicina rigenerativa una realtà più efficace per tutti, indipendentemente dall’età. Stiamo forse iniziando a capire come ridare indietro l’orologio biologico alle nostre cellule riparatrici? Io credo di sì, ed è una prospettiva incredibile!

Fonte: Springer