Il progetto, guidato da Guglielmo Sorci dell’Università di Perugia, della durata di due anni e finanziato da Parent Project aps, aveva come razionale quello di valutare l’effetto antiinfiammatorio delle cellule di Sertoli per combattere il processo infiammatorio e degenerativo del tessuto muscolare nella DMD con l’obiettivo di studiare alcuni parametri chiave della strategia per poter valutare il passaggio dagli studi preclinici alla sperimentazione clinica sui pazienti
Il team di Guglielmo Sorci, Professore di Anatomia Umana presso il Dipartimento di Medicina Sperimentale all’Università di Perugia, conclude il progetto di ricerca da noi finanziato e presenta alla comunità Duchenne un video con i principali risultati. Il progetto ha visto impegnate in tutte le fasi della ricerca sperimentali due giovani e promettenti ricercatrici della stessa università, Sara Chiappalupi e Laura Salvadori, che grazie al progetto hanno usufruito di un assegno di ricerca. Il progetto è iniziato il primo marzo del 2017 e, con un’estensione di pochi mesi per portare a termine il lavoro, è terminato il 28 agosto 2019.
Le cellule di Sertoli(SeC) sono presenti nei tubuli seminiferi del testicolo e hanno due funzioni principali:
- separare le cellule germinali in via di sviluppo (quelle cellule che diventeranno spermatozoi) dal letto vascolare. Sono quindi una barriera fisica che impedisce al sistema immunitario di attaccare gli spermatozoi riconosciuti come cellule estranee all’organismo;
- secernere fattori trofici (nutritivi) e immunoregolatori, questi ultimi concorrono a bloccare localmente il sistema immunitario che altrimenti attaccherebbe le cellule germinali, riconosciute come estranee
In questo progetto, le SeC utilizzate sono state prelevate da testicoli di maiali prepuberi. Attualmente si utilizzano cellule di maiali SPF, Specific Pathogens Free, ovvero certificati per assenza di patogeni, idonei anche per trapianti nell’uomo. Le cellule di Sertoli sono state quindi isolate, purificate e incapsulate in alginato di bario, inerte e innocuo per l’uomo (le SeC-MC attualmente sono un prodotto brevettato). Questa importante parte del progetto è stata effettuata grazie alla collaborazione con i professori Giovanni Luca e Riccardo Calafiore dell’Università di Perugia.
Dati precedenti avevano evidenziato, a seguito di un singolo inoculo intraperitoneo di SeC microincapsulate (SeC-MC) nei topi distrofici (mdx), un netto miglioramento della morfologia muscolare, con riduzione della necrosi e dell’infiammazione e con un recupero della funzionalità muscolare sia nella fase acuta che in quella cronica della patologia.
Il gruppo di ricerca ha dimostrato che questi effetti delle SeC sui muscoli distrofici sono dovuti a due principali meccanismi d’azione:
- il rilascio di fattori antiinfiammatori e immunomodulatori responsabili della riduzione dell’infiammazione;
- il rilascio di una proteina chiamata eregulina beta 1 che, attraverso il sangue, arriva nei muscoli e stimola la produzione di utrofina.
Utrofina e distrofina sono due proteine molto simili che hanno una funzione corrispondente nei muscoli ed è stato dimostrato che l’utrofina può sostituire funzionalmente la distrofina nel topo. Nel muscolo degli adulti l’utrofina è poco espressa mentre sostituisce naturalmente la distrofina nel feto e nella rigenerazione muscolare dopo un danneggiamento.
I principali obiettivi del progetto del gruppo del Professor Sorci erano:
- acquisire una conoscenza più dettagliata della biologia delle SeC all’interno delle microcapsule;
- effettuare uno studio dose-risposta per individuare la dose minima efficace di SeC-MC;
- indagare in dettaglio il meccanismo d’azione alla base degli effetti benefici indotti dalle SeC;
- dimostrare l’effetto immunomodulatorio e non immunosoppressivo delle SeC;
- dimostrare la sicurezza di trattamenti con SeC-MC a lungo termine
Riassumiamo i principali risultati del progetto:
- le cellule incapsulate potrebbero andare incontro a divisione cellulare, a morte cellulare o ad altri eventi che ne potrebbero in qualche modo influenzare l’azione. Pertanto, le microcapsule pronte per l’inoculo nella cavità peritoneale sono state analizzate al microscopio elettronico. I dati ottenuti dimostrano che la procedura di inclusione non altera la morfologia e la vitalità delle SeC in esse contenute;
- con esperimenti di co-coltura, in cui vengono messi in coltura i miotubi (i precursori delle fibre muscolari) insieme alle SeC, è stato dimostrato che le SeC sono capaci di indurre l’espressione di utrofina anche in miotubi di cani distrofici (GRMD) e di pazienti DMD con diversi tipi di mutazione nel gene della distrofina, con lo stesso meccanismo dimostrato in precedenza nei topi mdx;
- i ricercatori hanno dimostrato che anche dosi di SeC-MC più basse (fino a 10 volte inferiori) rispetto a quelle usate finora sono capaci di fornire effetti positivi a livello muscolare una volta iniettate nella cavità peritoneale, rappresentando una condizione vantaggiosa nel caso di un eventuale passaggio all’applicazione sull’uomo. Hanno quindi evidenziato un miglioramento nella morfologia muscolare, una risoluzione dell’infiammazione e una maggiore espressione di utrofina nei topi distrofici;
- in un altro modello animale, il topo mdx/Utrn-/-, che non è in grado di esprimere utrofina, l’inoculo intraperitoneo di SeC ha indotto un miglioramento della morfologia muscolare e una significativa riduzione dell’infiammazione. Ciò sta a indicare che l’effetto antiinfiammatorio indotto dalle cellule di Sertoli è indipendente dalla up-regolazione dell’utrofina, a sua volta indotta dal rilascio della eregulina beta 1;
- i ricercatori hanno dimostrato che le SeC sono in grado di proteggere i miotubi dall’atrofia indotta artificialmente in vitro con diversi metodi [privazione di nutrienti, agenti pro-infiammatori e atrofizzanti (citochinine), un glucocorticoide (desametasone)], rivelando un’ulteriore potenzialità di queste cellule;
- topi precedentemente iniettati con SeC-MC e successivamente iniettati per via sottocutanea con cellule LLC (carcinoma polmonare di Lewis) o con cellule che provocano melanomi, hanno mostrato una crescita tumorale simile ai topi iniettati con microcapsule vuote (E-MC). Ciò indica che le cellule di Sertoli non hanno attività immunosoppressiva, non influenzano l’insorgenza del tumore e non favoriscono la crescita del tumore stesso. Tuttavia, i topi iniettati con SeC-MC hanno mostrato una significativa riduzione delle metastasi e riduzione generale dell’invasività dei tumori, una minore riduzione del peso corporeo indotta dal tumore nel tempo e una ridotta atrofia muscolare indotta dal cancro, rispetto ai topi di controllo. Complessivamente, questi risultati suggeriscono che le SeC esercitano un effetto immunomodulatorio anziché immunosoppressivo, supportandone ulteriormente l’uso come potenziale trattamento dei pazienti con DMD;
- allo stesso modo, è stato osservato che topi inoculati con SeC-MC nella cavità peritoneale che erano stati precedentemente infettati con Aspergillus fumigatus, il fungo che più comunemente colpisce i polmoni di soggetti immunocompromessi, o con Candida albicans per via intragastrica, rispondono meglio e debellano l’infezione prima dei topi di controllo (infettati con l’agente patogeno ma non inoculati con le SeC-MC), confermando l’effetto immunomodulatorio delle SeC
Questi dati, insieme a quelli ottenuti nel punto precedente con le cellule tumorali, dimostrano che la presenza delle SeC-MC non compromette la risposta immunitaria nei topi, confermando un loro ruolo immunomodulatore ma non immunosoppressivo. Le celluledi Sertoli non sono quindi immunosoppressive, anzi rilasciano fattori che favoriscono una più rapida risoluzione dell’infezione provocata da diversi agenti patogeni.
A cura dell’Ufficio Scientifico di Parent Project aps
Potete leggere ulteriori informazioni su questo progetto al seguente link e il report del primo anno nella pagina dei progetti del nostro sito web.