Mettere a punto una “micro-bioindustria” basata sulle cellule di Sertoli per combattere il processo infiammatorio e degenerativo del tessuto muscolare nella DMD. Questa è l’idea di partenza dello studio guidato da Guglielmo Sorci dell’Università di Perugia. Il progetto, della durata di due anni e finanziato da Parent Project onlus, ha come obiettivo di studiare alcuni parametri chiave della strategia per poter valutare un passaggio dagli studi preclinici alla sperimentazione clinica su pazienti.
Le cellule di Sertoli sono cellule presenti nel testicolo e hanno notoriamente una proprietà anti-infiammatoria e immuno-modulatoria. Queste costituiscono una barriera che separa il compartimento delle cellule germinali (le cellule riproduttive) da quello sanguigno, e la loro funzione fisiologica è di proteggere le cellule germinali in via di sviluppo dall’attacco del sistema immunitario che le riconosce come cellule estranee all’organismo. Le cellule di Sertoli sono già state utilizzate in diversi modelli sperimentali di patologie, ad esempio per proteggere i trapianti allogenici dalla risposta del sistema immunitario che ne può causare il rigetto o, nel caso dell’Alzheimer e del Parkinson, per la loro capacità di produrre diversi fattori che creano un ambiente regolatorio adeguato a livello del sistema nervoso centrale.
Nel caso della distrofia muscolare di Duchenne, l’idea è di sfruttare le proprietà delle cellule di Sertoli per combattere il processo infiammatorio del tessuto muscolare. Gli studi eseguiti dal gruppo di ricerca di Sorci si basano su di un complesso protocollo: le cellule di Sertoli vengono isolate dai testicoli di maialini, allevati in condizioni particolari per non presentare fattori patogeni pericolosi per l’uomo, purificate e successivamente inglobate in microcapsule di alginato per uso clinico. Quest’ultima parte è effettuata grazie alla collaborazione con il gruppo di ricerca di Riccardo Calafiore e Giovanni Luca, sempre dell’Università di Perugia. Le microcapsule vengono quindi inoculate nella parete addominale (in particolare nella cavità peritoneale) di topi modello per la distrofia muscolare. Le analisi effettuate dopo tre settimane hanno mostrato che una singola inoculazione di cellule di Sertoli è in grado di indurre una forte riduzione della componente infiammatoria dei muscoli con una evidente diminuzione dell’area fibrotica e necrotica del tessuto. È stata inoltre osservata anche l’induzione di utrofina – una proteina simile alla distrofina, normalmente prodotta solo durante lo sviluppo fetale, la cui produzione viene attualmente utilizzata come strategia sperimentale per la Duchenne – nelle fibre muscolari, un risultato inatteso e sorprendente. Studi approfonditi hanno successivamente dimostrato che le cellule di Sertoli rilasciano una proteina chiamata eregulinab1 che è un potente induttore dell’espressione dell’utrofina. Dal punto di vista funzionale è stato osservato che i topi inoculati hanno un importante recupero della performance muscolare, paragonabile a quella dei topi sani. Gli effetti benefici di una singola inoculazione di cellule di Sertoli sono evidenti anche a lungo termine, dopo cinque mesi dall’inoculazione, e si riscontrano anche a livello del diaframma.
Le microcapsule rimangono fluttuanti nella cavità peritoneale e si comportano come una “micro-bioindustria”: liberano importanti fattori, tra cui quelli anti-infiammatori, che dalla cavità peritoneale passano nel circolo sanguigno e raggiungono ogni singolo muscolo. Si tratta quindi di un modello che potrebbe rappresentare un’innovativa strategia per combattere il processo infiammatorio muscolare tipico della Duchenne. Il trattamento non richiede alcuna immunosoppressione farmacologica ed è indipendente dal tipo di mutazione alla base della patologia. Per quel che riguarda le sperimentazioni cliniche, le cellule di Sertoli (non incapsulate) sono già state trapiantate all’interno di un dispositivo nella parete addominale di soggetti con diabete di tipo 1, senza complicazioni evidenti in un follow-up a 7 anni. La procedura di microincapsulamento delle cellule di Sertoli in alginato è ad oggi brevettata.
A questo punto, il progetto finanziato da Parent Project onlus – con avvio dal 1° marzo 2017, della durata di due anni e con un costo di 108.500 € – ha come obiettivo l’analisi di tutta una serie di parametri chiave per poter valutare e progettare il passaggio dagli studi preclinici alla sperimentazione clinica.
Di seguito i principali punti dello studio:
- Finora per tutti gli studi condotti nei vari sistemi modello è stata utilizzata la stessa dose di cellule di Sertoli. Una serie di dati indicano però che anche una dose inferiore ha la stessa efficacia, da qui l’esigenza di determinare quale sia la dose minima efficace.
- Valutare, nel tempo, lo stato biologico delle cellule di Sertoli contenute nelle capsule. Ovvero, capire se le cellule vanno incontro a divisione cellulare, a morte cellulare o ad altri eventi, e valutare con quali tempistiche. Questi processi potrebbero in qualche modo influenzare l’azione delle cellule stesse. Tecnicamente le capsule si possono facilmente recuperare dalla cavità intraperitoneale e analizzare. Ad oggi è noto che le cellule di Sertoli microencapsulate sono vitali fino a 12 mesi dal trapianto.
- Analizzare se le cellule di Sertoli sono in grado di agire anche direttamente sui mioblasti (i precursori muscolari). È possibile che, oltre all’azione anti-infiammatoria e di induzione dell’utrofina, le cellule di Sertoli abbiano un effetto anche sulla proliferazione e sul differenziamento dei mioblasti e quindi sull’intera struttura del tessuto muscolare. Alcuni dati preliminari hanno già dato delle indicazioni in tal senso.
- Studiare più nel dettaglio gli effetti delle cellule di Sertoli sulla componente infiammatoria della Duchenne e sulla regolazione dell’utrofina.
- Dimostrare che l’effetto delle cellule sia effettivamente di tipo immuno-modulatorio e non immunosoppressivo. Punto fondamentale per non mettere a rischio il sistema immunitario del paziente durante l’eventuale trattamento.
- Dimostrare, in via definitiva, il meccanismo di azione delle cellule di Sertoli e testare la sicurezza dell’approccio terapeutico in modelli animali.