Cellule staminali stromali e trapianto di rene

Il trapianto è un miracolo per il paziente ricevente. Per un malato in dialisi significa svegliarsi il giorno seguente e non essere più prigioniero delle sedute dialitiche. Per chi riceve un cuore, un fegato o un polmone il trapianto significa la vita stessa. Ora la ricerca si sta concentrando su nuove strategie per evitare l’immunosoppressione cronica del paziente e il rigetto cronico del trapianto.
Di Federica Casiraghi, Norberto Perico, Giuseppe Remuzzi IRCCS Istituto di Ricerche Farmacologiche Mario Negri, Bergamo

Il trapianto rappresenta una sorta di miracolo. Il miracolo si compie dapprima nell’atto della donazione di organi, la cui decisione viene spesso richiesta ai parenti in un momento di profondo turbamento e di grandi domande. Viene richiesto loro di prendere una decisione irrevocabile su qualcosa cui magari non si è mai seriamente pensato prima o si è sempre guardato con indifferenza o diffidenza. Il trapianto è un miracolo per il paziente ricevente. Per un malato in dialisi significa svegliarsi il giorno seguente e poter di nuovo urinare, non essere più prigioniero delle sedute dialitiche, insomma essere di nuovo libero.

Per chi riceve un cuore, un fegato o un polmone il trapianto significa la vita stessa. Il trapianto è un miracolo della medicina. E questo grazie a Joseph Murray, un chirurgo plastico di formazione, che eseguì 60 anni fa il primo trapianto di rene della storia. Egli raggiunse questo successo dopo un training su 600 cani, senza perdersi d’animo e senza dare ascolto a chi gli diceva di lasciar perdere. I riceventi furono i pazienti perfetti: Richard, un 23enne con disfunzioni renali terminali e il suo gemello omozigote Ronald (i fratelli Herrick).

Era il 23 dicembre 1954, a Boston, al Peter Bent Brigham Hospital. Scrive il dottor Murray nella sua lettera Fight for Life pubblicata sulla rivista Harvard Medicine “...Abbiamo cominciato a collegare il rene di Ronald ai vasi sanguigni di Richard alle 10.10 di mattina ed abbiamo finito 1 ora e 22 minuti dopo. Come abbiamo rimosso i clamps dai vasi sanguigni di Richard ed il sangue ha cominciato a fluire nel nuovo organo, nella sala operatoria è calato il silenzio. Siamo rimasti tutti a guardare - chi con le dita incrociate, chi pregando in silenzio - il rene trapiantato diventare di color rosa e ingrossarsi mentre veniva perfuso dal sangue di Richard. Le urine hanno poi cominciato a defluire rapidamente. Tutti intorno stavano sorridendo…”. Ecco che il miracolo si era compiuto. Da allora il trapianto è diventato un intervento di routine e da allora milioni di persone sopravvivono grazie ad un trapianto. Un articolo pubblicato su Los Angeles Time l’anno scorso ha stimato che dal 1987 al 2015 negli Stati Uniti il trapianto ha “donato” 2.270.859 anni di vita ai pazienti riceventi. Ma non tutto si risolve con il trapianto, e importanti problemi rimangono ancora aperti. Il trapianto non dura tutta la vita e i farmaci immunosoppressori sono tossici. Questo lo sa bene chi si occupa della ricerca sui trapianti e lo sanno bene i medici che seguono i pazienti.

L’introduzione dei farmaci immunosoppressori, in particolare la Ciclosporina negli anni '80, ha dato una svolta importante nella medicina del trapianto riducendo l’incidenza di rigetto acuto al 10% entro il primo anno dal trapianto. Tuttavia, questo importante successo a breve termine non si è accompagnato ad un significativo prolungamento della sopravvivenza dell’organo trapiantato, in quanto la vita media del trapianto si è mantenuta pressoché stabile tra i 10 e i 12 anni nell’ultimo ventennio.

Nonostante in alcuni pazienti il rene trapiantato sopravviva a lungo (anche più di 20 anni, con una buona funzione renale), in molti altri si sviluppa un processo di rigetto cronico dell’organo che ne determina il progressivo deterioramento funzionale, sino alla necessità di ricorrere di nuovo al trattamento dialitico. Inoltre il paziente, affinché l’organo trapiantato funzioni, deve assumere due o tre farmaci immunosoppressori tutti i giorni e per tutta la vita.

Questi farmaci non sono privi di effetti collaterali; in particolare l’immunosoppressione cronica si associa al rischio di infezioni, tumori, malattie cardiovascolari e metaboliche, la cui incidenza nei pazienti trapiantati è più elevata rispetto a chi non fa uso di questi farmaci.

Da qui la necessità di trovare nuove strategie per evitare l’immunosoppressione cronica del paziente e il rigetto cronico del trapianto. La ricerca da anni si sta muovendo su vari fronti (con studi in vitro, in modelli sperimentali e in clinica) per cercare di raggiungere la cosiddetta “tolleranza immunologica”, cioè la condizione in cui il sistema immunitario del paziente trapiantato non riconosca l’organo come estraneo, aggredendolo fino a distruggerlo, ma “impari” ad accettarlo come proprio, senza l’ausilio di aggressive terapie farmacologiche. In questo ambito grande interesse è stato rivolto alla terapia cellulare con cellule mesenchimali stromali (MSC). Le MSC sono cellule staminali adulte che sono state isolate per la prima volta dal midollo osseo. Esse hanno la caratteristica di aderire alla plastica delle piastre da coltura cellulare e di espandersi rapidamente in-vitro. Cellule con caratteristiche simili sono state isolate anche dal tessuto adiposo e da altri organi. Recentemente il nome con il quale identificarle è stato cambiato da “cellule mesenchimali staminali” a “cellule mesenchimali stromali multipotenti” in quanto le MSC non rispondono pienamente ai criteri di staminalità. Tuttavia, a prescindere dal loro nome, le MSC hanno incuriosito gli immunologi del trapianto di tutto il mondo per le loro proprietà immunosoppressive uniche.

Le MSC inibiscono l’attivazione di pressoché tutte le cellule del sistema immunitario coinvolte nel rigetto e promuovono contemporaneamente lo sviluppo di cellule in grado di regolare da sole la risposta immunitaria contro l’organo trapiantato. Alcuni anni orsono abbiamo studiato le proprietà immunosoppressive delle MSC in modelli sperimentali di trapianto di cuore e di rene nei roditori. Abbiamo dimostrato che l’infusione per via sistemica di MSC isolate dal midollo osseo del topo ricevente promuoveva uno stato di “tolleranza immunologica” verso l’organo trapiantato. Questo significa che il cuore o il rene trapiantato sopravviveva per lungo tempo senza bisogno di farmaci immunosoppressori. La tolleranza indotta attraverso l’infusione di MSC era specifica verso l’organo trapiantato e il sistema immunitario del topo tollerante era in grado di reagire contro altri antigeni estranei. In questi studi pre-clinici abbiamo cercato di identificare le migliori condizioni di infusione delle MSC e abbiamo disegnato il miglior protocollo di terapia cellulare da applicare ai pazienti con trapianto d’organo. Presso l’Ospedale di Bergamo abbiamo avviato un progetto di infusione di MSC autologhe (isolate dal midollo osseo del ricevente) in pazienti con trapianto di rene da donatore vivente. Il protocollo è stato approvato dall’Agenzia Italiana del Farmaco del Ministero della Salute. Questo studio nasce dalla preziosa collaborazione tra l’Ospedale, l’Istituto di Ricerche Farmacologiche Mario Negri di Bergamo e con il Laboratorio di Terapia Cellulare “Gilberto Lanzani”. Il Laboratorio Lanzani diretto dal Dottor Martino Introna ha l’autorizzazione per il prelievo, l’isolamento e l’espansione in vitro delle cellule MSC, procedure che avvengono secondo regole molto severe per garantire la purezza e la sterilità della preparazione finale. Il midollo del paziente viene processato due mesi prima dell’intervento per espandere le MSC e fornire una popolazione pura e sicura da infondere nel paziente prima dell’operazione.

Lo studio clinico è molto complesso e articolato e richiede il lavoro di decine di persone: dai ricercatori di base, ai medici chirurghi, ai medici nefrologi, ai medici di base, alle infermiere, ai clinical monitor fino alle persone responsabili delle relazioni con il Ministero della Salute e i Comitati Etici. Il protocollo è stato disegnato per trattare inizialmente pochi pazienti, ma seguiti e studiati da vicino in modo approfondito per quanto riguarda la tollerabilità, la sicurezza e gli effetti delle MSC sulla risposta immunologica del ricevente utilizzando test e apparecchiature di laboratorio avanzate (e per queste apparecchiature dobbiamo ringraziare la generosità della famiglia Pierino Persico di Nembro, BG). Per ora le MSC sono state somministrate in aggiunta ai farmaci immunosoppressori tradizionali con l’obiettivo di ridurre ed eventualmente sospendere la terapia farmacologica a distanza di anni dal trapianto. Per questo sono in corso studi di caratterizzazione funzionale e fenotipica dei linfociti isolati dai pazienti prima e a vari tempi dal trapianto di rene per identificare sia i meccanismi d’azione delle MSC che parametri immunologici di “tolleranza” in base ai quali stabilire se è possibile iniziare la riduzione dei farmaci immunosoppressori.

I risultati ottenuti nei primi 5 pazienti indicano che le MSC favoriscono la comparsa nel ricevente di linfociti con funzione regolatoria che riducono la reattività di altri linfociti effettori diretti contro l’organo trapiantato, responsabili della reazione di rigetto. E questo non si osserva in un gruppo di controllo di pazienti con trapianto di rene che non hanno ricevuto le MSC ma gli stessi farmaci immunosuppressori. Inoltre, a differenza dei controlli, nessuno dei pazienti trattati con MSC per ora ha sviluppato anticorpi contro l’organo trapiantato, uno dei fattori responsabili della perdita progressiva di funzione del trapianto a lungo termine. A distanza di 5 anni dall’infusione di MSC e dal trapianto di rene uno dei pazienti, un giovane ragazzo bergamasco, ha sospeso il trattamento con ciclosporina, ora assume un unico farmaco immunosoppressore, e la funzione del rene trapiantato è ottimale. Visti i risultati incoraggianti, abbiamo attivato studi clinici con MSC anche in pazienti con trapianto di rene da donatore deceduto e in pazienti con trapianto di fegato, quest’ultimo studio in collaborazione con il team del Dr. Michele Colledan dell’Ospedale Papa Giovanni XXIII di Bergamo e del Prof. Antonio Pinna dell’Ospedale Sant’Orsola Malpighi di Bologna. In questi protocolli i pazienti ricevono MSC isolate dal midollo osseo di volontari sani.

L’obiettivo è di documentare che la terapia cellulare con MSC, oltre ad essere sicura, è efficace nell’indurre tolleranza immunologica in tutti i trapianti, e offrire una migliore qualità di vita e una soluzione definitiva ai pazienti con trapianto d’organo.
E questo sarebbe un nuovo miracolo del trapianto!!



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