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Scoperto un nuovo ruolo degli exosomi prodotti dalle cellule staminali neurali

04/07/2017

Uno studio coordinato dal dottor Stefano Pluchino del Wellcome Trust-MRC Stem Cell Institute di Cambridge, co-finanziato da AISM e la sua Fondazione, apre nuove prospettive di ricerca e terapeutiche nel campo delle cellule staminali neurali. Nel futuro ci sono potenziali terapie acellulari (a base di exosomi) per la sclerosi multipla


Nella foto: il team di ricerca del dottor Stefano Pluchino (ultimo a destra), Nunzio Iraci, Edoardo Gaude e Chrsitian Frezza.


Le vescicole extracellulari (o exosomi) sono particelle che si formano dalla membrana cellulare e servono a trasportare e a scambiare diversi tipi di molecole tra le cellule. Molti studi sostengono che le vescicole extracellulari svolgono un ruolo chiave nella regolazione del metabolismo cellulare.

 

Proprio in questo ambito si concentrano anche le analisi condotte da un team di ricercatori italiani che lavora in Regno Unito - composto dai dottori Nunzio Iraci ed Edoardo Gaude, e coordinato da Stefano Pluchino e Christian Frezza presso il Wellcome Trust-MRC Stem Cell Institute di Cambridge - il cui risultati sono stati appena pubblicati dalla rivista Nature Chemical Biology.

 

Lo studio dimostra che gli exosomi prodotti dalle cellule staminali neurali si comportano come piccoli bioreattori del tutto indipendenti dalla cellula madre e sono in grado di trasportare enzimi metabolici funzionali capaci di degradare metaboliti indispensabili per il funzionamento della cellula.

 

Lo studio ha identificato l’enzima Asparaginasi-like 1 (una isoforma di L-Asparaginasi mai descritta prima in cellule umane) quale candidato responsabile del consumo di Asparagina e della produzione di Acido Aspartico rivelato dai saggi biochimici che hanno permesso di descrivere questa nuova funzione degli exosomi. Asparaginasi-like 1 è stata identificata in cellule staminali neurali ed exosomi sia di origine animale, che umani, ed è risultata priva di attività glutaminasica.

 

Le L-Asparaginasi ricombinanti e di derivazione batterica hanno rappresentano sin dalla metà degli anni 70 la terapia di fondo in oncoematologia in condizioni quali la leucemia linfoblastica acuta e più di recente la leucemia mieloide acuta, con buoni risultati. Tuttavia, l’origine batterica e la presenza di attività glutaminasica nelle L-Asparaginasi approvate per utilizzo clinico hanno prodotto nei pazienti in trattamento fenomeni di immunizzazione (e neutralizzazione del farmaco) e tossicità epatica, rispettivamente.

 

Questo studio ha permesso di individuare un nuovo enzima umano (e pertanto non immunogenico) capace di degradare Asparagina ad Acido Aspartico, per via della attività L-Asparaginasica ma di non interferire con la sintesi dell’Acido Glutamico, per via dell’assenza di attività Glutaminasica.

 

La scoperta che le cellule staminali neurali, attualmente in fase di sperimentazione nelle forme progressive di sclerosi multipla in due studi clinici di fase I, tramite i propri exosomi possano veicolare enzimi funzionalmente attivi e selettivi e l’evidenza che il primo di questi enzimi sia già stato applicato con successo in oncoematologia rappresenta un evidenza molto forte a supporto di quelle terapie – dette acellulari – in cui gli exosomi vengono utilizzati in alternativa alle cellule staminali.

 

Il team coordinato dal dottot Stefano Pluchino è stato tra i primi al mondo a rivelare le funzioni degli exosomi in medicina rigenerativa.

 

Questo lavoro è stato finanziato da AISM insieme a European Research Council (ERC), Medical Research Council (MRC), UK Regenerative Medicine Platform Hub “Acellular Approaches for Therapeutic Delivery”, Evelyn Trust and the Bascule Charitable Trust.

 

Extracellular vesicles are independent metabolic units with asparaginase activity
Nunzio Iraci, Edoardo Gaude, Tommaso Leonardi, Ana S. H. Costa, Chiara Cossetti, Luca Peruzzotti-Jametti, Joshua D. Bernstock, Harpreet K. Saini, Maurizio Gelati, Angelo Luigi Vescovi, Carlos Bastos, Nuno Faria, Luigi G. Occhipinti, Anton J. Enright, Christian Frezza, and Stefano Pluchino. Nature Chemical Biology doi: 10.1038/nchembio.2422

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