Staminali, la benzina del tumore / Stem, tumor petrol.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Joseph Cotellessa

Si sente tanto parlare di cellule staminali, come possibile cura di molte malattie. Nel cancro, però, il loro ruolo è molto diverso: alimentano la crescita del tumore, per cui potrebbero diventare in futuro bersaglio o strumento di nuove terapie.

Introduzione

Le cellule staminali sono diverse dalle altre essenzialmente per due proprietà: da un lato sono in grado di replicarsi infinitamente o quasi, mentre le cellule di tutti i tessuti, dopo un certo numero di divisioni, si esauriscono; dall'altro hanno la capacità di assumere le caratteristiche di altre cellule dell'organismo deputate a funzioni specifiche, attraverso il processo detto di "differenziamento".

Per queste peculiarità le cellule staminali sono state candidate da anni a diventare i "pezzi di ricambio" ideali per riparare gli organi danneggiati dall'una o dall'altra malattia. Tranne poche eccezioni, la maggior parte degli studi a questo riguardo sono però ancora in fase del tutto sperimentale, e occorre guardarsi dalle offerte di cure miracolose veicolate per lo più da siti web e spesso praticate in Paesi asiatici o in via di sviluppo. Negli ultimi anni in Italia il gruppo coordinato da Michele De Luca all'Università di Modena e Reggio Emilia ha però ottenuto risultati all'avanguardia nel mondo per la riparazione della cute e delle cornee danneggiate per le quali non è applicabile il trapianto. È invece già una realtà da diversi anni l'uso del trapianto di cellule staminali per curare linfomi, leucemie o altri tumori.

Le prospettive di ricerca sul ruolo delle cellule staminali nel cancro sono ampie: tra i progetti del Programma di oncologia clinica molecolare finanziato con i fondi del 5 per mille tre su 10 vedono protagoniste le staminali del cancro.

In molti tipi di tumore è stato dimostrato che il loro numero determina l'aggressività della malattia: con questa informazione si potranno quindi indirizzare meglio la diagnosi e la terapia. Altri ricercatori le utilizzano per riprodurre in laboratorio il tumore e sperimentare l'efficacia delle diverse cure. Altri ancora sperano di modificarle geneticamenteper distruggere il tumore dall'interno. Inoltre sembra ormai chiaro che siano le staminali a dare origine, spesso a distanza di anni, alle recidive che possono colpire un paziente in cui il cancro , in un primo momento, sembrava del tutto estirpato.

Questo fenomeno sembra comune a quasi tutti i tumori. I ricercatori stanno quindi studiando i meccanismi cellulari che distinguono le staminali del cancro da quelle che sostengono il normale ricambio di tessuti dell'organismo per colpirle in maniera mirata. In questo modo si potrebbe in futuro, almeno in teoria, curare tutti i tipi di tumori, indipendentemente dalle loro caratteristiche specifiche. Sulla base di questo principio alcune categorie di farmaci sono già in fase di sperimentazione.

Altre linee di ricerca stanno cercando di rendere le staminali del cancro più suscettibili alle terapie, alle quali di solito esse resistono. Altri studiosi pensano di sfruttare le staminali come testimoni della lunga storia naturale del cancro, che spesso dura anni o decenni prima che la malattia si manifesti: in questo modo intendono ricavare indizi sul ruolo degli stili di vita nella genesi della malattia e trovare il modo di arrivare a una diagnosi più precoce.

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Staminali diverse da diverse fonti

Nell'embrione le cellule staminali embrionali, dette totipotenti nelle primissime fasi di sviluppo, in cui danno origine anche alla placenta e agli altri annessi, e multipotenti nelle fasi successive, permettono all'organismo di crescere e formare tutti i diversi organi e tessuti.

Cellule con caratteristiche simili sono state trovate anche negli individui dopo la nascita: di solito sono chiamate cellule staminali adulte, sebbene si trovino anche nei neonati e nei bambini e per questo sarebbe preferibile definirle somatiche, anziché adulte. Queste cellule spesso non hanno le complete potenzialità delle staminali embrionali, capaci di produrre tutti i possibili tessuti dell'organismo, ma sono già indirizzate in una determinata direzione, per esempio a produrre le diverse cellule del sangue.

Inizialmente si pensava che le cellule staminali somatiche si trovassero solo laddove servisse un continuo ricambio di cellule, come nel midollo osseo per la produzione del sangue o a livello della mucosa intestinale, ma i ricercatori ne stanno trovando praticamente in ogni parte dell'organismo: mentre quelle che rimpiazzano le cellule del sangue o dell'intestino sono in continua attività, quelle localizzate a livello del cuore o dei polmoni sono in uno stato quiescente da cui si risvegliano solo in particolari condizioni.

Da pochi anni è possibile produrre anche in laboratorio cellule staminali dette iPS (induced pluripotent stem cells, staminali pluripotenti indotte) a partire da cellule provenienti dalla pelle o da altre parti dell'organismo, facendo così "tornare indietro" la cellula dal suo processo di differenziamento. La scoperta scavalca in certa misura le questioni etiche legate all'uso delle staminali embrionali, evita il rischio di rigetto e offre, almeno in teoria, una notevole disponibilità di cellule staminali provenienti dal medesimo paziente che si deve curare. Prima di passare a un'applicazione pratica in medicina, tuttavia, anche di questo metodo occorrerà accertare sicurezza ed efficacia, soprattutto perché queste cellule condividono con le staminali embrionali non solo la versatilità, ma anche la grande capacità di proliferazione che favorisce la tendenza a formare tumori.

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Banche di staminali, per sé o per tutti

Un'altra ricca fonte di cellule staminali è il sangue del cordone ombelicale: per questo si invitano le donne, al momento del parto, a metterlo a disposizione delle banche a cui i medici fanno riferimento quando, come spesso accade, non esistono in famiglia donatori compatibili con il paziente cui occorre un trapianto.

La conservazione per uso personale di queste cellule, nel caso in cui in futuro il bambino sviluppasse una di queste malattie, non è invece autorizzata in Italia. Chi lo desidera può ricorrere a banche estere, ma molti esperti hanno dubbi sull'utilità di questa procedura, non solo per il fatto che la probabilità di averne bisogno in futuro è molto remota, ma soprattutto perché non esistono prove che il materiale, conservato per tanti anni, non si possa alterare.

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Staminali già utilizzate nella cura dei tumori

L'ematologia è il campo in cui il trapianto di cellule staminali è già largamente utilizzato, per la cura di alcune forme dileucemie e linfomi, ma anche di altre gravi malattie del sangue congenite o acquisite o per consentire trattamenti molto aggressivi che, insieme alle cellule tumorali, distruggono anche le cellule del sangue. In questo caso le staminali che dovranno ristabilire le popolazioni cellulari vengono prelevate prima del trattamento intensivo, e poi reinfuse nel paziente. Si parla in questo caso di autotrapianto.

All'autotrapianto si può talvolta ricorrere anche per curare leucemie o altri tumori del sangue, sottoponendo il paziente a massicce dosi di chemio e radioterapia tali da distruggere tutte le cellule da cui originano le cellule del sangue, in modo da eliminare anche quelle malate. Per ripristinare le popolazioni di cellule sane al paziente vengono infuse le sue stesse staminali, che in precedenza sono state raccolte, filtrate e adeguatamente conservate (trapianto autologo o autotrapianto) o quelle di un donatore (trapianto eterologo o allogenico).

Le cellule staminali da trapiantare possono essere prelevate dal midollo osseo pungendo in anestesia le ossa del bacino oppure possono essere ricavate dal sangue periferico: in questo caso occorre aumentarne il numero somministrando al donatore, nei giorni precedenti il prelievo, un farmaco che promuove la crescita di staminali nel midollo osseo e il loro passaggio al sangue circolante.

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Staminali non solo del sangue

Un altro settore in cui si è già passati dalla teoria alla pratica è quello che prevede l'uso di cellule staminali di tipo epiteliale per la rigenerazione della cornea in pazienti in cui è stata gravemente danneggiata, per lo più in seguito a gravi ustioni chimiche, e che così possono tornare a vedere. Altre applicazioni riguardano la pelle ustionata o colpita da gravi malattie genetiche.

Le cellule staminali embrionali, quelle adulte e quelle riprogrammate in laboratorio (iPS) sono oggetto di studio in tutto il mondo come potenziale fonte di rigenerazione di tutti i tessuti danneggiati da malattie, come l'infarto o l'Alzheimer, o da incidenti, per esempio per ristabilire le connessioni nervose in pazienti paraplegici. Tutte queste possibili applicazioni sono però ancora solo sperimentali.

Nel midollo osseo, accanto alle cellule staminali emopoietiche, esiste anche un'altra popolazione di cellule dette "stromali" o "mesenchimali". La possibilità di applicare alla cura di varie malattie la loro capacità di modulare i processi infiammatori in laboratorio è ancora da accertare, mentre non esiste alcuna prova che possano trasformarsi in cellule nervose come è stato sostenuto da qualcuno.

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Cellule staminali del cancro

Un gruppo di ricercatori finanziati da AIRC ha scoperto negli anni scorsi che l'aggressività del tumore al seno può dipendere dal numero di cellule staminali in esso contenuto. Gli studiosi hanno trovato un metodo per isolarle dalle altre e stanno mettendo a punto dei kit che renderanno la procedura più semplice, così da essere alla portata di tutti i laboratori. Nel giro di pochi anni si spera così di disporre di uno strumento in più per valutare le caratteristiche della malattia, prevedere quale sarà il suo andamento e stabilire di conseguenza l'approccio terapeutico più adeguato. Il progetto, coordinato da Pier Paolo di Fiore dell'IFOM di Milano, fa parte del Programma di oncologia clinica molecolarefinanziato con i fondi derivati dal 5 per mille devoluto ad AIRC dai contribuenti.

Le staminali del cancro, tuttavia, non sono importanti solo per il tumore al seno. Diversi studi suggeriscono che lo stesso fenomeno si verifichi anche quando il cancro si sviluppa in altre parti dell'organismo.

Inoltre, la maggior parte dei ricercatori è ormai convinta che dipenda dalle staminali anche la ricomparsa della malattia a distanza di molto tempo dalla sua remissione. Le cure, infatti, possono distruggere tutte le cellule tumorali, ma difficilmente riescono a eliminare le staminali del cancro, che possono restare sopite per molto tempo, prima di riprendere il loro processo di replicazione.

Per evitare che ciò accada gli studiosi stanno concentrando la loro attenzione sulle staminali del cancro. Hanno così scoperto che la replicazione asimmetrica che le caratterizza dipende anche dall'inattività di p53, una molecola capace di sopprimere la crescita tumorale. Se p53 resta inattiva la proliferazione delle cellule cancerogene è incontrollata: con una nuova categoria di farmaci attualmente in fase di studio, le natline, si potrà bloccare la degradazione di questa preziosa molecola, riprendendo così il controllo del tumore, qualunque sia la sua sede di origine.

Un altro approccio si è concentrato sull'immortalità delle staminali. Da che cosa dipende? Essenzialmente dalla straordinaria capacità di queste cellule di riparare il loro DNA che si va via via danneggiando col passare del tempo. Per questo gli inibitori dei meccanismi della riparazione, i cosiddetti PARP inhibitors, già in fase avanzata di sperimentazione contro alcuni tipi di tumore al seno, potrebbero rivelarsi efficaci anche contro altre forme di cancro.

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Sfruttare le staminali del cancro per combattere la malattia

In futuro le cellule staminali del cancro potranno essere usate per creare modelli del tumore in laboratorio e sfruttate come cavalli di Troia per colpire il tumore dall'interno.

Uno dei progetti sostenuti dalle donazioni del 5 per mille ad AIRC, coordinato da Ruggero De Maria, direttore scientifico dell'Istituto Nazionale Tumori Regina Elena, sfrutta la possibilità di riprodurre in laboratorio i tumori del polmone e del colon dei singoli pazienti per sperimentare in modo più sicuro e mirato i nuovi farmaci e identificare così in anticipo i pazienti che beneficeranno di più di ciascuna terapia.

Anche un altro di questi progetti punta sulle staminali, questa volta come arma diretta contro il tumore: dopo averle modificate geneticamente, i ricercatori guidati da Alessandro Gianni dell'Istituto tumori di Milano intendono utilizzarle come un cavallo di Troia capace di penetrare nel tumore e distruggerlo.

ENGLISH

We hear so much talk about stem cells as a possible cure of many diseases. In cancer, however, their role is very different: fuel the growth of the tumor, they may become the target of new therapies or tool in the future.

Introduction

The stem cells are different from other essentially for two properties: on the one hand are able to replicate infinitely or almost, while the cells of all tissues, after a certain number of divisions, are depleted; on the other hand have the ability to assume the characteristics of other cells deputed to specific functions, through said "differentiation process".

To these peculiarities stem cells have been nominated for years to become "spare parts" ideal for repairing damaged organs by either disease. With few exceptions, most of the studies in this respect are, however, still being very experimental, and must beware of offers of miraculous cures conveyed mostly by websites and often practiced in Asian countries or developing. In recent years in Italy, the group coordinated by Michele De Luca at the University of Modena and Reggio Emilia, however, has achieved advanced results in the world for the repair of damaged skin and corneas for transplantation which is not applicable. Instead, it is already a reality for several years the use of stem cell transplant to treat lymphomas, leukemias or other cancers.

The research perspectives on the role of stem cells in cancer are large: between projects of clinical molecular oncology program financed with funds of 5 per thousand three out of 10 see stem cancer protagonists.

In many types of cancer it has been demonstrated that their number determines the aggressiveness of the disease: with this information you can then better target the diagnosis and therapy. Other researchers use them to reproduce in the laboratory the tumor and experience the effectiveness of different treatments. Still others hope to change geneticamenteper destroy the tumor from the inside. It also seems clear by now that it is the stem to give birth, often after many years, to the relapses that can affect a patient whose cancer, at first, seemed completely eradicated.

This phenomenon seems common to almost all cancers. The researchers are therefore studying the cellular mechanisms that distinguish cancer stem cells from those that support the normal parts of the body's tissues to hit them in a targeted way. This way you could in the future, at least in theory, cure all types of cancer, regardless of their specific characteristics. On the basis of this principle some categories of drugs are already in the testing phase.

Other lines of research are trying to make the stem more susceptible to cancer therapies, to which they usually resist. Other scholars think they take advantage of the stem as witnesses to the long natural history of cancer, which often lasts for years or even decades before the disease manifests itself: in this way intend to get clues about the role of lifestyles in the genesis of the disease and find ways to get to an earlier diagnosis.

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Stem from several different sources

Embryo embryonic stem cells, called totipotent in the very early stages of development, in which also give rise to the placenta and other outbuildings, and multipotent in the later stages, allow the organism to grow and form all the different organs and tissues.

Cells with similar characteristics have also been found in individuals after birth usually are called adult stem cells, although are also found in infants and children and this would be preferable to define somatic rather than adults. These cells often do not have the full potential of embryonic stem cells, capable of producing all the possible tissues of the body, but are already addressed in a given direction, for example to produce the different blood cells.

Initially it was thought that somatic stem cells only if they were served a continuous cell turnover, such as in the bone marrow to the blood production or at the level of the intestinal mucosa, but researchers are finding it virtually in every part of the body: while those which replace the blood cells or intestines are in constant activity, those located at the heart level or lungs are in a quiescent state from which they awaken only under special conditions.

For the past few years can also be produced in the laboratory stem cells called iPS (induced pluripotent stem cells, induced pluripotent stem cells) from cells derived from the skin or other parts of the body, thus "turn back" the cell from its process of differentiation. The discovery crosses a certain extent the ethical issues related to the use of embryonic stem cells, avoids the risk of rejection and offers, in theory at least, a considerable availability of stem cells from the same patient care should be taken. Before switching to a practical application in medicine, however, also of this method it will be necessary to ensure the safety and effectiveness, especially because these cells share with embryonic stem not only the versatility, but also the great proliferation capacity that promotes the tendency to form tumors.

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Stem banks, for themselves or for all

Another rich source of stem cells is umbilical cord blood: for this you invite the women, at childbirth, to make it available to banks to which doctors refer when, as often happens, there are no donors in the family compatible with the patient which is necessary to a transplant.

The personal use for preservation of these cells, in the case in which the child develop in the future one of these diseases, is not authorized in Italy instead. Those who wish can resort to foreign banks, but many experts have doubts about the usefulness of this procedure, not only for the fact that the probability to need it in the future is very remote, but mainly because there is no evidence that the material, stored for so many years, it can not alter.

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Stem already used in the treatment of cancer

Haematology is the field in which the transplantation of stem cells is already widely used for the treatment of certain forms dileucemie and lymphomas, but also other serious diseases of the blood or congenital or acquired to allow very aggressive treatments that, together with the cells cancer, they also destroy the blood cells. In this case the stem that will restore the cell populations are taken before the intensive treatment, and then reinfused into the patient. One speaks in this case of transplantation.

Autografting can sometimes also be used to treat leukemia and other blood cancers, subjecting the patient to high doses of chemotherapy and radiotherapy such as to destroy all the cells giving rise to the blood cells, in order to eliminate even the sick. To restore the healthy cells of the patient populations are infused his own stem cells, which previously have been collected, filtered and stored properly (autologous or autologous transplantation) or those from a donor (allograft transplantation or allogenic).

The stem cells to be transplanted can be taken from bone marrow under anesthesia pricking the pelvic bones or can be obtained from peripheral blood: in this case you must increase the number by administering to the donor, in the days prior to collection, a drug that promotes the growth of stem cells in bone marrow and their passage to the circulating blood.

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Stem not only blood

Another area in which it has already passed from theory to practice is what provides the use of stem cells of epithelial type for the regeneration of the cornea in patients in which has been severely damaged, mostly as a result of severe chemical burns, and so they can return to see. Other applications include the skin burned or affected by serious genetic diseases.

Embryonic stem cells, the adult and the reprogrammed in the laboratory (iPS) are being studied around the world as a potential regenerative source of all tissue damaged by diseases such as stroke or Alzheimer's, or accidents, example to restore nerve connections in paraplegic patients. All these possible applications, however, are still only experimental.

In the bone marrow, in addition to hematopoietic stem cells, there is also another one of said cell population "stromal" or "mesenchymal". The possibility of applying the treatment of various diseases their ability to modulate the inflammatory processes in the laboratory is yet to be ascertained, while there is no evidence that they can turn into nerve cells as has been claimed by someone.

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cancer stem cells

A group of researchers funded by AIRC has discovered in recent years that the aggressiveness of breast cancer may depend on the number of stem cells contained in it. Scholars have found a way to isolate them from the others and are developing kits that will make the procedure easier, so as to be affordable for all laboratories. Within a few years he hopes to have one more tool to evaluate the characteristics of the disease, predict what will be its performance and consequently establish the most appropriate therapeutic approach. The project, coordinated by Pier Paolo di Fiore IFOM of Milan, is part of the Clinical Oncology Program molecolarefinanziato with funds derived from the 5 per thousand donated to AIRC by taxpayers.

The cancer stem cells, however, are not only important for breast cancer. Several studies suggest that the same phenomenon occurs even when the cancer develops in other parts of the organism.

In addition, most of the researchers are now convinced that depends on the stem also the reappearance of the disease at a distance of a long time from his remission. The treatment, in fact, can destroy all the cancer cells, but are unlikely to eliminate the cancer stem cells, which can remain dormant for a long time, before resuming their replication process.

To prevent this from happening, scientists are focusing their attention on cancer stem cells. They found that the asymmetric replication that characterizes also depends inactivity of p53, a molecule able to suppress tumor growth. If p53 is inactive the proliferation of cancerous cells is uncontrolled: a new class of drugs currently under study, natline, you can block the degradation of this precious molecule, thereby recovering tumor control, whatever its headquarters origin.

Another approach has focused on the immortality of the stem. Why is that? Mainly by the extraordinary ability of these cells to repair their DNA that is gradually damaging over time. Why inhibitors of the repair mechanisms known as PARP inhibitors, already in late-stage testing against certain types of breast cancer, may also be effective against other forms of cancer.

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Exploit the cancer stem cells to fight disease

In the future, cancer stem cells can be used to create models of cancer in the laboratory and exploited as a Trojan horse to hit the tumor from the inside.

One of the projects supported by the donations of 5 per thousand to AIRC, coordinated by Ruggero De Maria, scientific director of the National Cancer Institute Regina Elena, exploits the ability to reproduce in the laboratory the lung and colon cancers of individual patients to experience so safer and targeted new drugs and to identify well in advance the patients who will benefit from more of each therapy.

Also another of these flagship projects stem, this time as a direct weapon against cancer: after changing them genetically, researchers led by Alessandro Gianni of the Institute of Cancer in Milan intend to use them as a Trojan horse that can penetrate the tumor and destroy it .

Da:

 http://www.airc.it/cancro/cos-e/staminali-tumore/