Valutazione della potenzialità di cellule staminali nel ripristino degli epiteli sensoriali acustico e olfattorio dopo danno permanente ad opera di agenti tossici ed inquinanti

In questa linea di ricerca, mediante l’utilizzo di un modello di xenotrapianto, studiamo la capacità di cellule staminali mesenchimali adulte isolate dal midollo osseo (BM.MSC) e dal tessuto adiposo (ADSC) di essere incorporate nella mucosa olfattiva e cocleare al fine di permettere la riparazione dell’epitelio neuro-olfattivo e l’epitelio dell’orecchio interno lesionati permanentemente da agenti chimici.

Il senso dell’olfatto è essenziale per la maggior parte degli animali in quanto media una gamma piuttosto ampia di comportamenti fondamentali per la vita come per esempio la ricerca del cibo, le interazioni intra ed inter specifiche, la ricerca del partner e la riproduzione. Nella percezione olfattiva il primo evento avviene a livello del neuroepitelio olfattivo mentre l’elaborazione dell’informazione avviene nel bulbo olfattivo e nei centri nervosi corticali. Il neuroepitelio olfattivo è un epitelio pseudo-stratificato localizzato nella parte posteriore delle cavità nasali, le quali, sia nei vertebrati acquatici che terresti, si aprono all’esterno mettendo il neuro-epitelio in contatto diretto con l’ambiente circostante.

A causa di questa localizzazione non particolarmente protetta i neuroni olfattivi possono essere facilmente danneggiati da insulti di natura fisica e da inquinanti ambientali e virus. Inoltre è una via d’entrata di patogeni o sostanze chimiche che possono danneggiare l’encefalo. La ipoacusia e la sordità sono disabilità sensoriali che interessano milioni di individui in tutto il mondo. Nei Mammiferi la sordità è frequentemente la conseguenza di traumi di varia natura, dell’uso di sostanze ototossiche, dell’esposizione a rumori molto forti o dell’età. E’ una disabilità permanente in quanto l’organo di Corti localizzato nella coclea presenta due tipi di cellule sensoriali, le cellule sensoriali interne e quelle esterne, che si formano unicamente durante la vita fetale.

Recentemente il trapianto di cellule staminali è stato oggetto di molta attenzione poiché presenta delle potenzialità di applicazione nel campo delle terapie di patologie neuronali. Differenti tipi di cellule staminali provenienti da varie fonti, sono state studiate al fine di stabilire la loro efficacia nelle varie strategie di riparazione neuronale.

Tra le varie sono state saggiate: cellule staminali embrionali; cellule staminali neuronali provenienti da encefali di feti o adulti, in particolare quelle della zona sub-ventricolare o del giro dentato dell’ippocampo; cellule staminali pluripotenti; e una varietà di cellule staminali di origine non nervosa tra cui le cellule staminali mesenchimali (MSCs). Il midollo osseo ha rappresentato per anni la fonte principale di MSCs sia in campo terapeutico che in quello della ricerca.

Ora l’attenzione si sta spostando verso fonti più accessibili di cellule staminali, per esempio il tessuto adiposo, in ragione della maggior facilità con cui si possono estrarre. Le cellule staminali provenienti da tessuto adiposo (ADSCs) esprimono gli stessi marker di superficie delle MSCs, ma il loro tasso proliferativo è più elevato rispetto a quelle estratte da midollo osseo. Inoltre, non secondario, è che possono essere isolate con metodi meno invasivi e in quantità decisamente superiori rispetto a quelle di midollo osseo.

Questa linea di ricerca si focalizza sullo studio delle potenzialità riparative delle cellule staminali mesenchimali umane isolate sia da midollo osseo sia da tessuto adiposo. In entrambi i casi lo scopo è quello di verificare se cellule staminali esogene possano in vivo migrare in epiteli sensoriali olfattivi e uditivi lesionati permanentemente e fornire un supporto che contribuisca al ripristino sia morfologico sia funzionale degli epiteli sensoriali, ripristino paragonabile a quello originale.

Collaborazioni

Simone Martini e Laura Astolfi (Dipartimento di Neuroscienze Università di Padova); Edi Simoni Laboratorio di Ricerca Bioacustica, Campus Biomedico P. d’Abano, Padova

Pubblicazioni rilevanti (anni 2016-2018)

Bettini S., Franceschini V., Astolfi L., Simoni E, Mazzanti B, Martini A., Revoltella RP.: Human mesenchymal stromal cell therapy for damaged cochlea repair in nod-scid mice deafened with kanamycin. Cytotherapy (2018) Feb;20(2):189-203. (DOI: 10.1016/j.jcyt.2017.11.003)
Bettini S., Milani L., Lazzari M, Maurizii M.G., Franceschini V.: Crypt cell markers in the olfactory organ of Poecilia reticulata: analysis and comparison with the fish model Danio rerio. Brain Struct Func 222 (7), 3063-3074 (2017) (DOI:10.1007/s00429-017-1386-2)
Simoni E., Orsini G., Chicca M., Bettini S., Franceschini V., Martini A, Astolfi L: Regenerative medicine in hearing recovery. Cytotherapy 19 (8), 909-915 (2017) (DOI:10.1016/j.jcyt.2017.04.008)
Bettini S., Lazzari M., Ferrando S., Gallus L., Franceschini V.: Histopathological analysis of the olfactory epithelium of zebrafish (Danio rerio) exposed to sublethal doses of urea. J Anat 228(1), 59-69 (2016) DOI: 10.1111/joa.12397