Celulele stem in studiile clinice

Celulele stem mezenchimale au fost identificate pentru prima data in gelatina Wharton in anul 2004 de catre Wang si colaboratorii. De atunci, au fost publicate numeroase studii conform carora celulele stem mezenchimale sunt considerate instrumente veritabile de inlocuire, reparare, regenerare si intinerire a celulelor si tesuturilor bolnave. Cercetarile in vitro (in laborator) sau pe modele animale au demonstrat deja utilitatea potentiala a transplantului de celule stem mezenchimale. Aceste cercetari au relevat ca din celulele stem mezenchimale se pot obtine:

• celule nervoase care pot inlocui pierderile celulare in paraliziile cerebrale si leziunile traumatice ale maduvei spinarii  (Kurozumi et al., 2005;Yang et al., 2008; Hu et al.,2010). Pentru anumite afectiuni  degenerative precum boala Parkinson  celulele stem mezenchimale  au fost propuse a fi folosite ca  terapie de inlocuire celulara pentru intreaga perioada a vietii.
• celule miocardice care pot repara leziunile produse de infarctul miocardic si au efect benefic in afectiuni cardiace precum  cardiomiopatia dilatativa non-ischemica (Caplan et al. 2007; Torre-Pérezetal.,2009)
• celule hepatice cu rol in ameliorarea unor afectiuni hepatice precum ciroza hepatica (Analzone et al., 2010)
• celule pancreatice cu rol in tratarea diabetului zaharat tip I (Wu et al., 2009;Anzalone et al., 2010; McKnight et al., 2010; Puri et al. 2010).
• celule osoase care pot  realiza regenerare osoasa (Kraus et al., 2006;Hsieh et al.,2010)
• celule cartilaginoase cu aplicatii in chirurgia reconstructiva datorita capacitatii lor de a se multiplica pe un suport inert - transplanturi bioprotetice.

Celulele stem mezenchimale sunt in prezent evaluate in diferite studii pre-clinice si clinice (trialuri clinice faza II/III) oferind potential semnificativ pentru terapii celulare in domeniul repararii si regenerarii tisulare.

Cordonul ombilical este o sursa importanta de celule stem: sangele de cordon ombilical contine preponderent celule stem hematopoietice, iar tesutul de cordon ombilical contine celule stem mezenchimale.

Atat celulele stem hematopoietice cat si celulele stem mezenchimale se gasesc in mod normal in maduva osoasa a organismului uman, unde interactioneaza complex, pentru a asigura aportul normal si constant de celule mature ale sangelui prin procesul numit hematopoieza. Mai precis, celulele stem mezenchimale au rolul de a furniza o serie de factori care stimuleza multiplicarea si diferentierea celulelor stem hematopoietice.

Un numar de studii clinice (realizate pe oameni), au demonstrat  ca transplantul simultan de celule stem hematopoietice impreuna cu celule mezenchimale, izolate din tesutul ombilical si multiplicate in  culturi, are efecte benefice mai mari fata de transplantul singular de celule stem hematopoietice in cazul bolnavilor cu afectiuni hematologice maligne. In cazul cotransplantului, celulele stem mezenchimale migreaza in maduva osoasa unde asigura un mediu propice pentru fixarea si multiplicarea celulelor stem hematopoietice, conducand la refacerea mai rapida a hematopoiezei si deci la succesul mai rapid al transplantului (Almeida –Porada et al.,1999).

De asemenea, celulele stem mezenchimale au capacitatea de a regla reactiile sistemului imunitar al gazdei (organismul care primeste transplantul), facilitand astfel aceptarea mai rapida a celulelor stem hematopoietice straine atunci cand transplantul se realizeaza intre persoane diferite (Maitra et al., 2004; Aggarwal &Pittenger, 2005; Le Blanc & Ringden, 2005)

In transplantul de organe solide, celulele stem mezenchimale au capacitatea de a regla reactiile imune, ceea ce le califica ca alternative terapeutice eficiente pentru tratamentul imunosupresor medicamentos, necesar in astfel de situatii. Astfel, se elimina efectele adverse asociate tratamentului medicamentos: posibilitatea aparitiei unor boli maligne, osteoporoza, bolicardiovasculare, diabet zaharat, hipertensiune arteriala, infectii (Hoogduijn et al., 2010)

Pentru a imbunatati rezultatele transplantului de celule stem hematopoietice, cercetatorii şi-au concentrat atenţia asupra multiplicarii ex-vivo (in afara corpului) a celulelor stem hematopoietice, in special în cazurile  in care unitatea de transplant are un numar limitat de celule. Acest lucru este dificil de realizat deoarece in vitro  celulele stem au tendinta de a se transforma in celule mature, pierzandu-si proprietatile de celule stem, aspect determinat probabil de lipsa  conditiilor  corespunzatoare existente in oraganismul uman (Robinson et al., 2005; Eapen et al., 2007;  Brunstein& Laughlin, 2010; Delaney et al.,2010;).

Cultivarea celulelor stem hematopoietice pe un suport de celule stem mezenchimale (co-culturi) asigura un mediu similar conditiilor existente in mod normal in maduva osoasa stimuland astfel mentinerea celulelor stem hematopietice in cultura (Wagner et al., 2007). Datele obtinute in urma realizarii co- culturilor folosind celule mezenchimale ca strat celular hranitor, au demonstrat ca acestea au un impact semnificativ asupra multiplicarii si potentialului migrator al celulelor stem hematopoietice.(Kobari et al., 2000; Broxmeyer et al., 2003; Kiel & Morrison, 2006; Lu-Lu et al., 2006;  Gottscdhling et al., 2007;  Hofmeister et al., 2007; Boissel et al., 2008; Kadam et al., 2009; Butler et al., 2010; Jing et al.,2010).

In prezent se deruleaza un trial clinic: Cord Blood Expansion on Mesenchymal Stem Cells (Clinical Trials .gov; identifier NCT00498316 http://clinicaltrials.gov/ct2/show/study/NCT00498316)  cu scopul de a evalua siguranta si utiliatea transplantului celulelor stem hematopoietice din sangele cordonului ombilical multiplicate in co-culturi cu celule stem mezenchimale, pentru pacienti cu boli hematologice maligne.

Exista studii care au demonstrat ca celulele stem mezenchimale pot fi manipulate prin inginerie genetica. Prin aceste tehnologii se pot transfera gene in celulele stem mezenchimale si datorita  capacitatii acestora de a migra catre tesutul lezat se asigura un impact terapeutic pe termen lung, (Reiser et al.,2005;Nasef et al. 2007).

Exista studii pe modele animale conform carora celulele stem mezenchimale manipulate prin inginerie genetica pot imbunatati  functiile cardiace dupa infarctul miocardic (Jo et al.,2007), pot repara oase si cartilagii in vitro(Chamberlain et al.,2004;Zachos et al.,2007).

Celulele mezenchimale pot migra la locul unei tumori, unde au capacitatea de a distruge selectiv celulele tumorale prin incorporarea in ADN-ul lor a unei gene antitumorale(Ren et al., 2008).