Terapia basata su SVF (tessuto adiposo derivato da MSC) per CKD. (StemCell&CKD)

Introduzione:

La malattia renale cronica (CKD) è una malattia con una prevalenza in allarmante aumento (8-16%) associata a mortalità [1]. La malattia renale cronica può progredire verso la malattia renale allo stadio terminale (ESRD), richiedendo una terapia sostitutiva renale. L'ESRD attualmente rappresenta il 6,3% della spesa Medicare negli Stati Uniti e si prevede che aumenterà dell'85% entro il 2015 [2]. In uno studio condotto tra la popolazione rurale del Bangladesh, la prevalenza complessiva di CKD è stata rilevata intorno al 19% [3]. Inoltre, l'ESRD ha un impatto importante sulla qualità della vita e sull'aspettativa di vita [4]. Pertanto, è molto importante sviluppare interventi terapeutici per prevenire, alleviare o rallentare la progressione dell'insufficienza renale.

Il diabete mellito e l'ipertensione rappresentano le principali cause di CKD e di inizio della dialisi [5]. Inoltre, le malattie glomerulari, la malnutrizione, le malattie infettive e il danno renale acuto possono portare a ESRD, contribuendo all'aumento del carico globale di morte [6]. Le attuali modalità di trattamento spesso non riescono a colpire i principali fattori che contribuiscono alla progressione della malattia renale [7]. La gestione della CKD attualmente mira principalmente al controllo dei fattori predisponenti e all'integrazione delle funzioni omeostatiche dei reni, ma non al trattamento del rene malato stesso. Sempre a causa della mancanza di strutture adeguate o di vincoli finanziari, le persone di un paese in via di sviluppo come il Bangladesh non sono in grado di continuare la dialisi a lungo termine o per tutta la vita. La fibrosi cronica glomerulare e tubulo-interstiziale è una via comune per l'ESRD, spesso associata ad apoptosi, danno ossidativo, fibrosi e rarefazione microvascolare. Sfortunatamente, il potenziale rigenerativo del rene è limitato in condizioni croniche e inefficiente per prevenire la glomerulosclerosi progressiva e la fibrosi tubulo-interstiziale [8]. Le strategie di trattamento che stimolano la rigenerazione cellulare potrebbero quindi offrire buone alternative per i pazienti con insufficienza renale cronica.

Frazione vascolare stromale (SVF):

La SVF del tessuto adiposo è una ricca fonte di pre-adipociti, cellule staminali mesenchimali (MSC), cellule progenitrici endoteliali, cellule T, cellule B, mastociti e macrofagi del tessuto adiposo [9,10]. SVF è un componente del lipoaspirato ottenuto dalla liposuzione del tessuto sottocutaneo. Il lipo-aspirato contiene un'ampia popolazione di cellule staminali chiamate cellule staminali derivate da adiposo (ADSC), che condividono una serie di somiglianze con le cellule staminali del midollo osseo, inclusa la capacità di differenziazione multilineare.

Cellule staminali:

Una cellula staminale è un termine generico che si riferisce a qualsiasi cellula non specializzata che è in grado di autorinnovarsi a lungo termine attraverso la divisione cellulare ma che può essere indotta a differenziarsi in una cellula specializzata e funzionale. Le cellule staminali sono generalmente di due tipi, cellule staminali embrionali e cellule staminali adulte. Le cellule staminali adulte possono essere ottenute da molti tessuti differenziati tra cui midollo osseo, ossa, grasso e muscoli, ecc. Anche l'ottenimento di cellule staminali adulte non solleva alcuna preoccupazione etica [11]. Per la maggior parte degli studi, la cellula staminale adulta in questione è in realtà una cellula staminale mesenchimale (MSC) o una cellula stromale mesenchimale. Sono multipotenti ma non pluripotenti, il che significa che possono differenziarsi in alcuni, o "multipli", ma non in tutti i tipi di tessuto [11]. Le cellule staminali che vengono raccolte dal paziente con l'intenzione di somministrarle allo stesso paziente sono chiamate MSC autologhe. Le MSC possono anche essere isolate dal midollo osseo (bmMSC), dal sangue periferico, dal tessuto connettivo, dal muscolo scheletrico, dalla polpa dentale (dpMSC), dalla parete del cordone ombelicale (ucMSC), dal sangue del cordone ombelicale (cbMSC), dal liquido amniotico (afMSC) e tutte hanno stato utilizzato in contesti sperimentali per il trattamento di vari tipi di malattie renali. Una caratteristica importante delle MSC è la loro capacità di indurre la proliferazione delle cellule renali glomerulari e tubulari, aumentando la sopravvivenza cellulare [12].

Vantaggi delle cellule staminali derivate dal tessuto adiposo (ADSC):

Le ADSC sono popolazioni di cellule staminali somatiche contenute nel tessuto adiposo e hanno dimostrato di possedere proprietà di cellule staminali come la trans-differenziazione e l'auto-rinnovamento [13]. Analogamente ad altri tipi di MSC, le ADSC esprimono più antigeni marcatori CD (CD73+CD90+CD105+ CD34+/- CD11b- CD104b- CD19- CD31- CD45- SMA-) [14,15]. Inoltre, l'utilizzo di ADSC è vantaggioso in quanto grandi quantità di cellule staminali possono essere facilmente isolate utilizzando procedure chirurgiche minimamente invasive [16].

Le ADSC sono cellule precursori vascolari. Molti studi hanno dimostrato che SVF contiene cellule progenitrici che sono in grado di differenziarsi in cellule endoteliali e partecipare alla formazione dei vasi sanguigni [17]. Inoltre, uno studio recente ha dimostrato che le cellule SVF che esprimono marcatori sia pericitici che mesenchimali risiedono in una posizione peri-endoteliale e stabilizzano le reti endoteliali [17]. cellule muscolari lisce [18]. Alcuni studi su pazienti trapiantati di rene così come quello su FSGS e 2 su pazienti con CKD includono nel loro protocollo l'utilizzo di adMSC. Il tessuto adiposo è una fonte importante di MSC, con una frequenza da 100 a 1000 volte superiore a bmMSC. Sembrano anche possedere un potenziale più elevato per l'angiogenesi o la vasculogenesi [19].

Malattie renali e cellule staminali mesenchimali:

Diversi tipi di cellule del midollo osseo sono stati testati negli animali e negli studi clinici per un potenziale utilizzo nelle malattie renali. Tra tutte le cellule in esame, le MSC hanno mostrato i risultati più promettenti fino ad oggi poiché aiutano le cellule renali a crescere, inibiscono la morte cellulare e incoraggiano le cellule staminali del rene a riparare il danno renale [20].

Pochi studi clinici hanno testato la sicurezza e l'efficacia delle MSC per la malattia renale. Reinders e colleghi hanno studiato la sicurezza e la fattibilità in sei destinatari di allotrapianto di rene che hanno ricevuto due infusioni endovenose di MSC autologhe espanse derivate dal midollo osseo [21]. È importante sottolineare che la consegna di MSC autologhe non è stata associata a eventi avversi, né ha compromesso la sopravvivenza del trapianto. Diversi studi clinici sono attualmente in corso per valutare il potenziale terapeutico delle MSC autologhe e allogeniche per il trattamento delle malattie renali [22] La somministrazione sia di bmMSC che di adMSC ha dimostrato significativi effetti reno-protettivi tra cui la riduzione dell'infiltrato infiammatorio intrarenale, la diminuzione della fibrosi e la glomerulosclerosi [ 12] Le MSC possiedono proprietà immunomodulatorie uniche che migliorano l'infiammazione e le risposte immunitarie, costituendo uno strumento promettente per facilitare la riparazione renale. Negli ultimi anni, studi sperimentali hanno scoperto il potenziale delle MSC per migliorare la funzione renale in diversi modelli di CKD e diversi studi clinici hanno indicato la loro sicurezza ed efficacia nella CKD [22].

Le ADSC potrebbero essere incorporate in tessuti o organi danneggiati che potrebbero dare origine a nuovi componenti funzionali ed esercitare anche potenti effetti antinfiammatori, antifibrotici o di immunomodulazione attraverso vie paracrine o autocrine (tramite fattore di crescita endoteliale vascolare, fattore stimolante le colonie di granulociti/macrofagi , fattore 1alfa di derivazione stromale e fattore di crescita degli epatociti) [23,24]. È interessante notare che si propone che anche le ADSC apoptotiche o morenti mostrino proprietà immunosoppressive distintive [25]. È stato dimostrato che le ADSC possiedono funzioni antinfiammatorie e immunomodulanti più forti rispetto alle MSC derivate dal midollo osseo [26].

Villanueva et al. hanno esplorato l'effetto delle ADSC sulla CKD mediante una singola infusione endovenosa di ADSC su un modello di CKD indotto da nefrectomia di ratti [27]. Il trattamento con ADSC è stato associato a ridotta creatinina plasmatica, livelli più elevati di proteine ​​epiteliogeniche e angiogeniche e miglioramento della funzionalità renale. Il lavoro di Hyun et al [28] ha illustrato gli effetti benefici delle ADSC sul miglioramento della funzione renale su un modello di topo IgAN. Zhang et al. [30] hanno scoperto che la somministrazione sistemica ripetuta di ADSC ha attenuato la proteinuria, l'ipertrofia del glomerulo e il danno interstiziale tubulare in un modello di ratto DN [29].

Attualmente, diversi studi clinici sono stati caricati nel database NIH, tutti mirano a testare principalmente la sicurezza dell'uso di MSC e la loro efficacia nel trattamento della malattia renale cronica. Due di loro propongono l'uso di bmMSC autologhe e due adMSC. Uno studio condotto a Teheran, Repubblica islamica dell'Iran, che è stato progettato per fornire la conferma della terapia con cellule staminali mesenchimali nella malattia renale cronica. Sono stati condotti 18 mesi di sicurezza ed efficacia delle MSC autologhe come terapia per CKD su un totale di 10 pazienti con iniezione endovenosa di alte dosi di 2x106/kg di MSC autologhe. Le valutazioni sono state eseguite a 1, 3, 6, 12 e 18 mesi dopo le iniezioni cellulari [30].

Un altro studio condotto a Birmingham, Alabama, Rochester, Minnesota, Jackson, Mississippi, USA, in cui un prodotto di cellule staminali chiamato "cellula staminale mesenchimale" cresciuto dal tessuto adiposo della persona reinfuso nel rene del paziente e l'esito primario misurato dopo 3 mesi dove renale l'ossigenazione dei tessuti è aumentata e la diminuzione dell'infiammazione renale è stata vista come risultato secondario [31].

Percorso di consegna:

Sono state sviluppate varie vie per la consegna di ADSC, cellule indotte da ADSC o ADSC combinate con materiali composti per il trattamento di diverse malattie o tessuto danneggiato. Queste vie possono essere classificate in due categorie: consegna sistemica attraverso i vasi sanguigni (iniezione endovenosa o iniezione intra-arteriosa) o consegna locale direttamente nei tessuti o negli organi danneggiati [32] La via di consegna delle MSC può influenzare la capacità delle cellule di stabilirsi e attecchire tessuto danneggiato, e quindi la loro efficacia per la riparazione renale. I metodi sperimentali comunemente utilizzati per la somministrazione di MSC includono la somministrazione sistemica endovenosa, intra-arteriosa o intra-parenchimale. Nei primati non umani le cellule si distribuiscono ampiamente nei reni, nella pelle, nei polmoni, nel timo e nel fegato con livelli stimati di attecchimento che vanno dallo 0,1 al 2,7% [33].

La via di somministrazione delle MSC, endovenosa, intra-arteriosa o intra-parenchimale, può influire sulla loro efficienza per la riparazione renale. Quando sono state osservate MSC etichettate infuse per via endovenosa nei babbuini per 9-21 mesi, i livelli stimati di attecchimento nel rene, polmone, fegato, timo e pelle variavano dallo 0,1 al 2,7% [34] In effetti, la via endovenosa è in ritardo nell'efficienza di consegna, poiché le MSC possono inizialmente essere intrappolate nei polmoni. L'infusione intra-arteriosa di MSC è stata la via più efficace per ottenere l'immunomodulazione nel trapianto di rene di ratto, possibilmente evitando l'alloggio nella circolazione polmonare, consentendo alle MSC di raggiungere il rene danneggiato [35].

Una caratteristica importante delle MSC è la loro capacità di indurre la proliferazione delle cellule renali glomerulari e tubulari, aumentando la sopravvivenza cellulare. Secernendo fattori proangiogenici e trofici, le MSC iniettate non solo possono aumentare la proliferazione, ma possono anche diminuire l'apoptosi delle cellule tubulari [36]. Sono state esplorate diverse vie di somministrazione (intraparenchimale, subcapsulare, endovenosa) e tutte sembrano essere efficaci. Le iniezioni multiple e ripetute di MSC sembrano essere ancora più efficaci delle iniezioni singole [37,38].

Metodologia:

Uno studio prospettico da aprile 2019 in poi (circa cinque anni o fino al completamento dei requisiti del campione con un minimo di un anno di follow-up) sarà condotto presso il Bangladesh LASER & Cell Surgery Institute & Hospital, Dhaka. Saranno inclusi nello studio 31 pazienti con CKD che soddisfano i criteri di selezione e ricoverati presso la struttura sanitaria selezionata per il trattamento. La SVF (frazione vascolare stromale) sarà raccolta dal tessuto adiposo sottocutaneo addominale. La successiva elaborazione (incubazione, centrifugazione, miscelazione, lavaggio e neutralizzazione) produrrà cellule SVF (ADSC) vitali e attive finali che verranno trasfuse per via endovenosa. Considerando la possibilità di ulteriori danni del rene già danneggiato o danneggiato durante l'angiografia e il posizionamento del catetere nell'arteria renale, i ricercatori optano per la trasfusione endovenosa della SVF. Prima della trasfusione, il campione verrà raccolto e il conteggio delle cellule verrà effettuato utilizzando un contatore di cellule fluorescenti automatizzato.