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Venerdì 25 luglio mio marito Colin ed io abbiamo accettato l’invito da parte del dott. Davies a visitare il suo laboratorio presso l’Università di Colorado – Denver. Abbiamo avuto modo di conoscere Davies piuttosto bene negli ultimi cinque anni per la sua cortese partecipazione al progetto “Working 2 Walk”. Tutte le primavere, a Washingoton D.C. Davies ha presentato la sua ricerca ai partecipanti al suddetto progetto intervenendo durante un incontro del Congresso a Capitol Hill e incontrando alcuni Senatori e Parlamentari sul tema “Rapidi progressi nella ricerca sulla paralisi”.  Conoscendo questi ed altri documenti relativi alla ricerca condotta da Davies nel suo laboratorio, sapevamo che non saremmo rimasti delusi della visita a Denver.

Alle 9.15 del mattino Davies e sua moglie / ricercatrice partner, dott.ssa Jeannette Davies, ci ha incontrato presso il nostro hotel ed accompagnato presso l’Università del Colorado Anschutz Medical Center di Aurora. Arrivati presso il centro medico,  Jeannette ci ha condotto per un breve tour del campus prima di incontrare Davies nel suo laboratorio sito al nono piano in una delle palazzine dedicate alla ricerca. Dal piccolo ufficio di Davies si intravedono le Montagne Rocciose e la città di Denver. E’ qui che abbiamo trascorso le successive 8 ore (anche se sono sembrati solo venti minuti..).

Abbiamo parlato di molti argomenti come l’anatomia di base del midollo spinale, il processo di lesione dalla fase acuta a quelle cronica, la ricerca degli scorsi anni in questo campo, come si è giunti alle nuove scoperte, dati e risultati pubblicati e non, piani di studio per lesioni acute e croniche ed avanzamento dei testi clinici. Per meglio comprendere la scienza che sta alla base delle nuove terapie ideate dal laboratorio di Davies, procediamo ad una veloce panoramica dell’anatomia del midollo spinale e dei concetti sulla riparazione in seguito a SCI che riguardano la rigenerazione delle connessioni funzionali.

Premessa

Le fibre nervose del midollo spinale sono chiamate assoni. Gli assoni sensori conducono informazioni sensoriali al cervello per via ascendente attraverso il midollo spinale mentre gli assoni motori, che controllano il movimento, lo percorrono per via discendente. Questi differenti tipi di assoni sono all’interno di differenti tratti di materia bianca che corrono verso l’alto ed il basso del midollo spinale e circondano la materia grigia dove risiedono i neuroni del midollo spinale. La maggior parte degli assoni all’interno dei percorsi della materia bianca instaurano connessioni inviando verso l’esterno una sorta di “bracci” collaterali che si allacciano ai neuroni siti nella materia grigia. Alcuni assoni hanno però terminazioni che in effetti non si collegano a nulla come gli assoni del tratto cortico-spinale che controllano alcuni movimenti specifici della mano   

In seguito a lesione traumatica del midollo spinale, il corpo si affretta a procedere alla riparazione. Tuttavia, se la lesione è sufficientemente ampia, il corpo, anziché guarirla, forma un tessuto cicatriziale come mezzo per prevenire infezioni. Il tessuto cicatriziale del midollo spinale lesionato contiene cellule che invadono il sito della lesione dall’esterno del midollo come i fibroplasti e le cellule di Schwann ma anche cellule come gli astrociti che, insieme alle molecole secrete (per esempio CSPGs), formano un contesto inibitorio attraverso il quale gli assoni sono incapaci di crescere. Le terminazioni recise degli assoni tentano di rigenerarsi ma spesso prendono la forma di un amo e si fermano. Sono quindi incapaci di riconnettersi con i precedenti obiettivi al di là del sito della lesione al fine di formare nuove connessioni funzionali.  Le terminazioni “malformate” sono anche chiamate distrofiche e persistono sul sito della lesione per molti anni.

Nel tentativo di rigenerarsi,  le terminazioni degli assoni recise sul sito della lesione devono quindi crescere attraverso o intorno il tessuto cicatriziale per poi rientrare e crescere nella materia bianca piena di inibitori della mielina.

Essendo cresciute all’interno della materia bianca, devono inviare verso l’esterno i “bracci collaterali” che devono a loro volta entrare nella material grigia piena però di fattori inibitori di crescita assonale CSPGs (molti dei quali presenti nella cicatrice) la cui funzione nella materia grigia è di stabilizzate le connessioni esistenti.

Nuove formazioni collaterali da parte degli assoni “scompagnati” sopravvissuti alla lesione svolgono un ruolo importante nel recupero della funzione ma anche loro vengono contrastati da fattori inibitori presenti sia nella materia bianca che grigia.

Nuove terapie nella SCI

Esistono due terapie complementari nel favorire la riparazione della SCI che sono state sviluppate nel laboratorio di Davies. Una linea di ricerca è focalizzata sul contrastare il tessuto cicatriziale ed i fattori di inibizione nell’ambito del midollo spinale lesionato grazie ad una molecola chiamata Decorin L’altra linea di ricerca è concentrata nell’ideare il corretto tipo di cellule di supporto tramite la tecnologia delle staminali in grado di fare da “ponte” tra le estremità del midollo lesionato.

Decorin

Il Decorin è un soppressore della formazione della cicatrice che si trova naturalmente nel nostro corpo, incluso il midollo spinale.. Sfortunatamente la produzione di decorin da parte del midollo spinale crolla in seguito a lesione grave di quest’ultimo. Il laboratorio di Davis ha in precedenza dimostrato che la somministrazione di decorin può contrastare la formazione del tessuto cicatriziale ed i connessi fattori di inibizione fino al 90% in lesione in fase acuta. Ciò consente agli assoni sensori di attraversare la lesione in soli 4 giorni. Il decorin è anche in grado di far produrre al midollo lesionato un enzima chiamato Plasmin  che riesce disgregare la cicatrice ed attivare dei fattori di crescita chiamati neurotrofine. Il concetto di riuscire a disgregare il tessuto cicatriziale è particolarmente rilevante nelle lesioni croniche dove vi sono indicazioni che il processo di cicatrizzazione si possa estendere anche al di là del sito della lesione.

Un nuovo studio di Davies dimostra tuttavia che oltre “abbattere gli ostacoli” presenti nel tessuto cicatriziale  del midollo spianale, il decorin può anche effettivamente sottrarre gli assoni agli effetti sia dei fattori inibitori CSPGs (presenti nella cicatrice e nella materia grigia) che degli inibitori associati alla mielina (presenti nella materia bianca).

Il trattamento con decorin di neuroni sensori adulti in tessuto di cultura ha evidenziato un crescita assonale di 14 volte superiore, anche in presenza di livelli molto alti di fattori inibitori. Questo risultato ha implicazioni molto importanti non solo per favorire la crescita degli assoni attraverso il tessuto cicatriziale ma anche nel sollecitare la crescita assonale e dei “bracci collaterali” nella materia bianca e nella materia grigia al di là della lesione sia in fase acuta che cronica.

Visto che il dcorin normalmente prodotto dal corpo è facilmente tollerato, anche ad alte dosi, la tecnica di Davies è di somministrare la molecola nel sito della lesione utilizzando un sistema di infusione a pompetta appositamente utilizzato sul midollo spinale del ratto. Davies sostiene che già esiste una metodologia similare approvata dalla FDA per il midollo spinale umano che potrebbe essere adottato per la somministrazione del decorin. Cosa importante, inoltre, Decorin in versione GMP (Good Manufacturing Practices), ovvero adatta all’uso sull’uomo è già stato sviluppato.

GDAs (astrociti derivati da precursori gliali)

E’ stato valutato che la grande maggioranza (70%) delle cellule del midollo spinale umano sono cellule di supporto chiamate astrociti (cellule a forma di stella). Tra le varie funzioni attribuite agli astrociti nell’ambito del sistema nervoso vi è quella di supportare la crescita degli assoni lontano dal sito della lesione e stabilizzare le connessioni degli assoni ai neuroni nella materia grigia. Sono tuttavia anche conosciuti per formare tessuto cicatriziale inibitorio e prendere parte al dolore neuropatico in seguito a SCI.

Al momento relativamente poco si sa circa l’esistenza dei differenti tipi di astrociti e se questi differenti tipi svolgono altrettante differenti funzioni in caso di midollo spinale lesionato.

Adottando un’innovativa tecnologia con le staminali, Davies e colleghi hanno scoperto che due distinti tipi di astrociti possono essere “derivati” da cellule simili alle staminali chiamate precursori gliali ristretti. Un tipo di astrociti può facilitare  una consistente rigenerazione assonale (40% in 8 giorni) ed anche un evidente recupero funzionale quanto trapiantati in ratti con lesione spinale in fase acuta.

L’altro tipo di astrociti assomigliano molto agli astrociti presenti nel tessuto cicatriziale e perciò effettivi inibitori della crescita assonale e responsabili de dolore. Si hanno prove - su midollo spinale lesionato di ratto - che il trapianto del giusto tipo di astrociti migliora dai 6/8 errori nel percorso su scala a pioli (al 3° giorno) ad un massimo di 2 errori (praticamente normale) al 28° giorno dopo la lesione. I ratti non trattati non evidenziavano alcun miglioramento. Fino ad adesso 36 dei 36 ratti il cui midollo spinale è stato reciso ed a cui sono stati trapiantati il giusto tipo di astrociti hanno evidenziato un consistente livello di recupero con un processo ben funzionante. Il laboratorio di Davies è impegnato nello sviluppare la versione umana dei “buoni” astrociti (chiamati GDAs BMP) e le prime indicazioni sono molto promettenti.

I risultati degli effetti del decorin e dei trapianti di astrociti sono mostrati sui poster disposti nel laboratorio ma il lavoro è ancora in corso. Nel giorno trascorso presso il laboratorio, abbiamo osservato tramite il microscopio un grande passo in avanti nell’utilizzo del decorin che è in studio da due anni. Abbiamo così osservato i risultati subito dopo Davies stesso: è stata un’esperienza entusiasmante.

Piani attuali:

1. continuare gli studi sulle lesioni croniche; 45 ratti stanno al momento raggiungendo lo stadio di “cronicità” adeguato per testare il decorin e le cellule GDAs.
2. prove di sicurezza del decorin su cavie animali di grande taglia; al momento non visono emersi sono problemi di tossicità a nessun dosaggio.
3. pianificare di condurre test clinici sull’uomo in USA e tentare di fare lo stesso anche in altri paesi.

Colin ed io vogliamo estendere i nostri ringraziamenti a Davies, alla sua partner ed a tutto il team di ricerca per la splendida accoglienza. L’entusiasmo e l’eccitazione per i risultati realizzati nel loro laboratorio sono eccezionali. Davies crede che vi saranno terapie efficaci sia per le lesioni acute che croniche presto (auspicabilmente entro 5 anni se non prima).

Attualmente il laboratorio di Davies opera con un budget annuale di 500mila dollari. Così gli ho chiesto:”Cosa faresti se avessi il doppio della somma a disposizione?”. Ha risposto che potrebbe lavorare al doppio della velocità eccetto per alcuni esperimenti che richiedono comunque tempo. Già adesso il suo laboratorio sta viaggiando alla velocità della luce.

Susan & Colin Maus.

Rif.: U2FP

Trad.: dr. Annamaria Zechini