Amniotic Fluid: Stem Cells and Progenitor Cells for Kidney Regeneration

Negli ultimi anni l’incidenza di malattie renali croniche ha visto un netto incremento. L’allungamento dell’aspettativa di vita e il numero crescente di pazienti con malattie quali diabete e ipertensione, che provocano danno renale e possono portare allo sviluppo di malattia renale cronica, sono considerate causa principale di questo aumento. I trattamenti farmacologici disponibili sono scarsi e si limitano a rallentare la progressione della malattia e la dialisi presenta importanti effetti collaterali. La mancanza di organi rende la pratica del trapianto scarsamente accessibile all’elevato numero di pazienti nelle liste d’attesa. La Sindrome di Alport (AS) rappresenta un ben noto modello per la malattia renale di tipo cronico. AS e’ una malattia ereditaria provocata da una mutazione nel gene codificante il Collagene IV, costituente principale della menbrana basale glomerulare. In particolare, le cellule staminali da liquido amniotico (AFSC), si sono dimostrate, in studi precedenti, capaci di integrarsi e differenziare in reni embrionici, provando la loro potenzialita’ per la rigenerazione renale. L’assenza di teratomi, la facilita’ di coltura e l’accessibilita’ alla fonte rendono le AFSC candidati ideali per la loro applicazione clinica. Nel presente studio abbiamo scelto due diversi approcci per la cura della malattia renale cronica: 1. Identificazione di specifici progenitori renali all’interno del liquido amniotico per un eventuale utilizzo in medicina rigenerativa 2. Valutazione in vivo della capacita’ di AFSC nel supportare la rigenerazione renale in un modello murino di Aport Syndrome. Nel primo esperimento sono state studiate ed identificate le varie popolazioni cellulari presenti nel liquido amniotico a diverse settimane di gestazione. I campioni, di eta’ compresa tra le 15 e le 20 settimane di gestazione, sono stati ottenuti tramite amniocentesi, tecnica usata per studiare il cariotipo del feto durante lo sviluppo. L’analisi e la caratterizzazione della popolazione totale presente nel liquido amniotico e’ stata effettuata utilizzando RT-PCR, Real Time PCR e Western Blotting, analizzando l’espressione specifica di geni che sono coinvolti nel mantenimento della pluripotenzialita’, geni che identificano specificatamente i tre foglietti embrionali ed infine geni che identificano progenitori organo-specifici. Sono state inoltre identificate popolazioni specifiche renali, tramite immunoseparazione con biglie magnetiche (MASC). L’espressione di marcatori per i foglietti embrionali endoderma e mesoderma e’ piu’ alta in campioni piu’ giovani rispetto a campioni con tempo di gestazione maggiore mentre, per l’ectoderma, rimane pressoche’ invariata nel tempo. La presenza di cellule pluripotenti e’ costante cosi’ come le cellule staminali mesenchimali mentre le cellule progenitrici ematopoietiche, investigate tramite CD34, fanno la loro comparsa successivamente alle 17 settimane di gestazione. La presenza di progenitori tessuto specifici già “committed” e’ evidente nei campioni di gestazione più avanzata sia per quantitita’ che per specificità dell’organo preso in esame. E’ stata approfondita l’analisi di cellule progenitrici renali, utilizzando un ampio pannello di marcatori che identificano sia la componente tubulare che quella glomerulare del nefrone. E’ stata identificata e studiata una popolazione derivante dal mesenchima metanefrico da cui ha origine il nefrone ed e’ una delle due strutture embrionali fondamentali per lo sviluppo del rene. Da questa popolazione principale sono state ottenute 4 nuove sottopopolazioni che identificano sottocompartimenti del glomerulo, come per esempio le cellule corticali stromogeniche, i podociti, le cellule del mesangio e le cellule in transizione mesenchima-epitelio. Tramite PCR e Real Time PCR e’ stata dimostrata la forte specificita’ di ogni singola linea cellulare. Parallelamente uno studio e’ stato effettuato in vivo, con l’utilizzo di un modello murino affetto da Sindrome di Alport. AFSC sono state iniettate intracardialmente e i progressi sono stati seguiti comparando il progresso della malattia con quelli in topi AS non iniettati e topi Wild Type. I risultati preliminari ottenuti hanno evidenziato un allungamento dell’aspettativa di vita nei topi AS trattati con parallela diminuzione dei livelli di proteinuria, valutati con misurazione di livelli ematici di nitrogeni e creatinina e di albumina nelle urine. Analisi istologiche hanno evidenziato una diminuzione di produzione di collagene fetale IV alpha 1 nella capsula di Bowman’s e nella membrana basale glomerulare degli animali trattati. E’ necessario uno studio approfondito che preved per le AKPC differenziazioni in vitro, utilizzando diversi fattori di crescita nefro-specifici in modo tale da confermare la loro completa differenziazione in cellule renali mature. Un approfondimento sul meccanismo d’azione e sulle migliori tempisitiche di somministrazione, sono i punti fondamentali da chiarire per comprendere il meccanismo d’azione delle AFSC in vivo. Questo ricerca puo’ essere una base fondamentale per future applicazioni cliniche in pazienti che soffrono di nefropatie.