Potenzialità delle cellule staminali mesenchimali e futura applicabilità. Intervista a Cecilia Mei

Oggi incontriamo Cecilia Mei vincitrice del Bando 2018, edizione che ha ancora diversi beneficiari impegnati nell’attività progettuale. Il progetto di Cecilia indagava sul ruolo delle cellule staminali mesenchimali nell’angiogenesi ed è stato oggetto di integrazione di un lavoro scientifico pubblicato sulla rivista internazionale “Stem Cell and Development” dal titolo “In vitro conditioning determines the capacity of Dental Pulp Stem Cells to function as pericyte-like cells”. Stem Cells Dev. 2019. doi:10.1089/scd.2018.0192)

  • Il tema delle cellule staminali è da diverso tempo un dibattito aperto nella comunità scientifica mondiale, hai trovato delle difficoltà in questo senso nello svolgimento del tuo progetto?

Occorre premettere che problemi bioetici, concernono in misura maggiore le cellule staminali embrionali umane; in ogni caso, anche se si tratta ci cellule staminali adulte serve sempre l’approvazione del comitato etico e la messa appunto di moduli per il consenso informato da sottoporre ai pazienti. Esistono diverse fonti di cellule staminali: fetali, embrionali e da tessuto adulto (sangue periferico, midollo, polpa dentaria, tessuto adiposo). Le cellule protagoniste di questo studio sono cellule staminali mesenchimali (MSCs), ovvero cellule multipotenti adulte distribuite in diversi siti anatomici dove si ritiene che giochino un ruolo chiave nell’omeostasi dei tessuti. In particolar modo ci siamo concentrati sullo studio delle hDPSCs (human Dental Pulp Stem Cells). Avendo utilizzato questa fonte che è di facile reperibilità e completamente un materiale di scarto non ho riscontrato particolari problematiche.

  • Nella Fase 1 attraverso lo studio in vitro hai avuto modo di esaminare il comportamento delle cellule staminali mesenchimali ottenute dalla polpa dentale (hDPSCs) in co-coltura con le cellule endoteliali da cordone ombelicale (HUVEC), quali risultati hai ottenuto?

Quando utilizzate in co-coltura, le hDPSCs sono state in grado di interagire con le HUVEC in modo significativo, generando strutture cellulari stratificate. La rete angiogenica risultante è rimasta stabile per diversi giorni consentendo la stabilizzazione del network endoteliale, grazie alla presenza di fattori paracrini che inducono il differenziamento di una subpopolazione di hDPSCs in periciti, cellule perivascolari che circondano l’endotelio dei vasi.

Immagine Fase 1:
(A) Co-coltura delle hDPSCs con la calceina (in verde) e le HUVEC (non colorate). Si può notare la tipica distribuzione delle hDPSCs sia nelle regioni internodali che sui tubuli. (B) Distribuzione delle hDPSCs rispetto alle HUVEC grazie alla immunofluorescenza per NG espresso sulle hDPSCs  (rosso).
  • Puoi fornirci una dimostrazione pratica del comportamento delle cellule (hDPSCs e HUVEC) in fase di coltura?

Per capire e dimostrare in che modo le hDPSCs guidino e stabilizzino i tubuli creati dalle HUVEC, abbiamo proceduto con l’analisi in real time, tramite uno specifico strumento, IncuCyte, seguendo il comportamento delle cellule fino a 24h. Il tutto è stato possibile facendo una pre-colorazione delle hDPSC, con la calceina, colorante fluorescente del citoscheletro. Come si evince dal video, le cellule staminali differenziate in periciti a seguito di specifici stimoli si vanno a posizionare dapprima nelle regioni internodali per poi migrare sui tubuli, consentendo in questo modo la stabilizzazione del network creato dalle HUVEC.



  • Al Polo Universitario di Rieti attraverso la citofluorimetria e lo studio del cosiddetto sprouting hai avuto modo di verificare il potenziale angiogenico, quali le diversità tra le hDPSCs da sole e in co-coltura con le HUVEC?

Nel nostro studio, abbiamo esplorato le caratteristiche fenotipiche e funzionali delle MSCs umane isolate dalla polpa dentaria (hDPSCs), e in particolare, abbiamo studiato la capacità delle hDPSCs di modulare l’angiogenesi in vitro. A tale scopo, abbiamo eseguito le analisi al citofluorimetro (FACS) per la caratterizzazione fenotipica e il test di sprouting delle hDPSCs da sole e in co-coltura con le HUVEC. Le hDPSCs analizzate al FACS, entro due settimane dall’isolamento dalla polpa, hanno espresso alti livelli di marcatori di cellule staminali, inclusi CD90, CD105 e CD44, se coltivate, invece, insieme alle HUVEC in opportune condizioni di coltura si è notato uno switch fenotipico di una subpopolazione di hDPSCs in cellule esprimenti il marker pericitico NG2, supportando ulteriormente il loro ruolo di cellule perivascolari nel modello angiogenico. Per il test di funzionalità si è potuto valutare il potenziale angiogenetico tramite co-colture su matrigel e vedendo in che modo le hDPSCs in co coltura formino un numero di sprouts elevato garantendo la stabilizzazione dei vasi in formazione.

Immagine Fase 2
: (A,B,C,D) Co-coltura su matrigel delle hDPSCs e HUVEC su Matrigel seguita nel tempo, fino a 7giorni. (I) Saggio di sprouting per lo studio della capacità delle E-DPSCs di creare sprouts e stabilizzare il network endoteliale rispetto alle cellule di controllo (D-DPSCs)
  • Come imposterai la tua attività di ricerca nel prossimo futuro?

In futuro sicuramente andrò avanti nello studio per capire meglio la responsività dei cloni specifici delle hDPSCs su modelli difettosi angiogenetici in vitro. Mi propongo anche di studiare il processo differenziato neuronale delle cellule stesse, in quanto ho ottenuto dati preliminari, per riuscire un giorno ad usare questo modello sperimentale oltre che in modelli difettosi di angiogenesi anche in patologie neurodegenerative.

  • A tal proposito da quello che hai avuto modo di osservare, siamo vicini alla possibilità di applicare tale metodologia a casi di patologie neurodegenerative?

Le cellule staminali rappresentano un’enorme risorsa per la conoscenza biologica, e, attraverso di essa, per lo sviluppo di nuove terapie. Le potenzialità sono state dimostrate dalla loro applicazione per la cura di alcune malattie e per la riparazione di determinati danni tissutali. L’impiego delle hDPSCs, come di tutti i tipi cellulari è regolamentato da severe norme che regolano lo sviluppo e i protocolli di attuazione. Per il momento siamo solo alle prime fasi di sperimentazione, ci vorrà molto tempo.

  • Cosa miglioreresti di Torno Subito?

L’unica cosa che posso consigliare è la redistribuzione dei fondi in un periodo più ampio. Il mio progetto prevedeva un periodo di fase 1 di 6 mesi e un periodo di fase 2 di 3 mesi, credo che quantomeno le tempistiche delle due fasi debbano essere uguali e se non ci sono abbastanza fondi per coprire 12 mesi di esperienza, redistribuire le risorse affinché possa avvenire.

  • Come valuti la tua esperienza con questo programma?

È stata una delle esperienze più interessanti e formative che abbia fatto. Durante il percorso ho incontrato e stretto rapporto con colleghi e Professori che mi hanno sostenuto ed aiutato. Approfitto di questa intervista per ringraziare in particolar modo la Dott.ssa Simona Delle Monache, il Dottor Vincenzo Mattei, il Prof. Adriano Angelucci, la Dott.ssa Letizia Clementi, il Dottor Stefano Martellucci e la Dott.ssa Francesca Santilli. Credo in questo progetto fortemente e mi auguro di raggiungere risultati sempre più interessanti in modo da contribuire in modo significativo al raggiungimento di soluzioni terapeutiche in tutti quei casi in cui non sia stata trovata una soluzione riguardo il danno tissutale angiogenico a seguito di molte patologie.