Questo approccio basato sulle cellule staminali rigenera le ferite in una pelle sana

Le persone con gravi ustioni, piaghe da decubito o malattie croniche come il diabete sono a rischio di sviluppare ferite note come ulcere cutanee, che possono estendersi attraverso più strati della pelle.

Oltre a essere estremamente dolorose, queste ferite possono portare a gravi o talvolta letali infezioni o amputazioni. Tipicamente, queste ulcere sono trattate chirurgicamente trapiantando la pelle esistente per coprire la ferita. Tuttavia, quando l'ulcera è particolarmente grande, può essere difficile innestare una quantità sufficiente di pelle. In questi casi, i ricercatori possono isolare le cellule staminali della pelle da un paziente, farle crescere in laboratorio e trapiantarle nuovamente nel paziente. Ma la procedura richiede molto tempo, è rischiosa per il paziente e non necessariamente efficace.

I drammatici aumenti dei tassi di diabete sottolineano l'urgente necessità di sviluppare nuovi metodi efficaci per il trattamento delle ulcere cutanee.

Il mio laboratorio presso il Salk Institute si concentra sullo sviluppo di approcci basati su cellule staminali per "riprogrammare" le cellule da un tipo a un altro ai fini della medicina rigenerativa.

In un rapporto sul diario Natura, descriviamo una nuova tecnica per convertire direttamente le cellule naturalmente presenti in una ferita aperta in nuove cellule cutanee riprogrammando le cellule ferite in uno stato simile a cellule staminali, in cui le cellule ritornano a uno stato precedente, più flessibile da cui possono sviluppare in diversi tipi di cellule.

Un ricercatore postdoctoral nel mio laboratorio, Masakazu Kurita, che ha una formazione in chirurgia plastica, sapeva che un passo fondamentale nella guarigione delle ferite era la migrazione di cellule simili a cellule staminali chiamate cheratinociti basali - dalla pelle vicina, non danneggiata - nelle ferite.

I cheratinociti basali sono precursori di molti diversi tipi di cellule della pelle. Ma le ferite grandi e gravi come le ulcere cutanee non hanno più cheratinociti basali. Inoltre, man mano che queste ferite guariscono, le cellule che si moltiplicano nell'area - note come cellule mesenchimali - sono coinvolte principalmente nel chiudere la ferita e l'infiammazione, ma non possono ricostruire la pelle sana.

Volevamo convertire queste cellule mesenchimali in cheratinociti basali, senza mai portarli fuori dal corpo.

Per fare ciò, abbiamo confrontato i livelli di diverse proteine ​​all'interno dei due tipi di cellule - cellule mesenchimali e cheratinociti - per capire cosa li distingueva e scoprire cosa avremmo bisogno di cambiare per riprogrammare un tipo di cellula nell'altro.

Abbiamo identificato 55 proteine, che chiamiamo "fattori di riprogrammazione", che sono potenzialmente coinvolte nel determinare e mantenere l'identità cellulare dei cheratinociti basali. Abbiamo condotto ulteriori esperimenti su ciascun potenziale fattore di riprogrammazione e ridotto l'elenco a quattro fattori che trasformerebbero le cellule mesenchimali in cheratinociti basali in vitro in piastre di Petri. Questi cheratinociti formavano quindi tutte le cellule presenti in una nuova pelle sana.

Abbiamo quindi testato la potenza di questi quattro fattori per il trattamento delle ulcere cutanee sui topi. Appena 18 giorni dopo aver applicato una soluzione topica contenente questi quattro fattori direttamente sulle ulcere, abbiamo assistito alla guarigione. Questi quattro fattori riprogrammarono le cellule mesenchimali nella ferita in cheratinociti che poi crebbero nei molti tipi di cellule che costituiscono la pelle sana, chiudendo e curando la piaga. Queste cellule hanno continuato a crescere e unirsi alla pelle circostante, anche nelle grandi ulcere. Quando abbiamo esaminato i topi tre mesi e sei mesi dopo, abbiamo visto che le cellule appena generate funzionavano come una pelle sana. La pelle di roditore guarisce in modo diverso dalla pelle umana, quindi non c'era tessuto cicatriziale visibile, anche se avrebbe dovuto essere lì.

Sono necessari ulteriori lavori per garantire la sicurezza di questo approccio, in particolare per un periodo molto più lungo, ma come test iniziale del concetto, i risultati sono molto promettenti.

Siamo ottimisti sul fatto che il nostro approccio rappresenti una prima prova di principio per la rigenerazione in vivo di un intero tessuto tridimensionale, come la pelle, non solo i singoli tipi di cellule. Oltre alla guarigione delle ferite, il nostro approccio potrebbe essere utile per riparare i danni alla pelle, contrastare gli effetti dell'invecchiamento e aiutarci a capire meglio il cancro della pelle.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation di Juan Carlos Izpisua Belmonte. Leggi l'articolo originale qui.