Una nuova pelle per il "bambino farfalla"

Cari ragazzi è Maddalena Mattiacci che mi ha spinto a riassumervi questa storia e la ringrazio perché parliamo di una vicenda umana e scientifica molto significativa.
Hassan è un profugo siriano accolto con la sua famiglia in Germania. Ha sette anni ed è affetto dalla nascita da una rara e terribile malattia genetica che si chiama epidermolisi bollosa giunzionale (JEB, Junctional Epidermolysis Bullosa). Questa malattia è causata dalla mutazione recessiva nel gene della laminina, una proteina prodotta dalle cellule epiteliali. La laminina forma la membrana basale dell'epitelio stesso, conferendogli, assieme al collagene, forza ed elasticità. Se la laminina non funziona bene, anche il minimo trauma alla pelle provoca vesciche, ulcere e ferite, che non guariscono facilmente. Nelle forme più gravi, in caso di completa assenza di laminina, il paziente muore nei primi anni di vita. In casi meno gravi, c'è una minima quantità di laminina, che tuttavia non migliora di molto il decorso della malattia. Nel 40 % dei casi la morte sopraggiunge in fase adolescenziale. I bambini affetti da JEB vengono chiamati "bambini farfalla" per l'estrema fragilità della loro pelle.
Nel giugno del 2015, Hassan arriva all'ospedale per bambini della Rhur University, a Bochum, in Germania. È in fin di vita, ha perso quasi il 60 % della sua pelle. Gli arti, la schiena e i fianchi hanno praticamente il derma completamente scoperto. Le sue ferite sono infette e contengono pericolosi batteri come lo Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa. I medici tedeschi provano a fare un trapianto di pelle prelevandola dal padre, ma il tentativo non va a buon fine e nel giro di qualche settimana il povero Hassan perde l'80 % della sua epidermide. Sembra che non ci sia più niente da fare, ma i medici tedeschi contattano un gruppo di ricerca italiano guidato dal Prof. Michele De Luca, direttore del Centro di Medicina Rigenerativa "Stefano Ferrari" dell'Università di Modena. L'equipe di Michele De Luca ha una grande esperienza nel campo della rigenerazione della pelle a partire da cellule staminali autologhe, cioè cellule dello stesso paziente.

Hassan, Ruhr-University Bochum.
(https://www.scienzainrete.it/files/Paziente_0.jpeg)

Da questo momento in poi inizia una vera e propria sfida scientifica. Cellule staminali e terapia genica hanno salvato la vita ad Hassan. Come sapete, la pelle umana viene rigenerata mensilmente e/o riparata dalle cellule staminali che si trovano alla base del primo strato di pelle, l'epidermide. Queste generano colonie dette olocloni, formate da cellule con elevato potenziale proliferativo e capaci di generare tutti i tipi cellulari della pelle. Procedendo verso l'esterno dell'epidermide, gli olocloni si trasformano prima in merocloni e poi in paracloni, differenziandosi e andando verso la morte cellulare programmata, detta apoptosi. In questo modo si forma lo strato corneo, ricco di cheratina e resistente, che ci protegge. Nel settembre 2015, una piccola porzione non danneggiata della pelle di Hassan, 4 cm², viene prelevata e spedita nel laboratorio italiano. Qui le cellule staminali epidermiche di Hassan vegono messe in coltura in vitro. Cioè, le cellule staminali si riproducono in una piastra da laboratorio su un substrato di bioplastica o fibrina, ricavando il nutrimento da un opportuno terreno di coltura. Le cellule di Hassan, tuttavia, sono malate perché contengono la mutazione nel gene della laminina che provoca la JEB. Prima di reimpiantare la pelle, il difetto genetico deve essere corretto. Le cellule in coltura vengono quindi geneticamente modificate con un vettore retrovirale contenente la sequenza corretta del gene per la laminina. Come abbiamo studiato, si usa un virus "disattivato" come vettore della copia del DNA "corretto", che poi andrà a sostituire quello mutato e non funzionante. La cellule di Hassan diventano così OGM, "organismi geneticamente modificati"! Nel laboratorio italiano vengono così prodotti 0,85 m² di tessuto epiteliale pronti per essere impiantati. Tra l'ottobre del 2015 e il gennaio del 2016 tutte le porzioni di pelle mancanti di Hassan sono "riparate" con il nuovo tessuto preparato in laboratorio.

Lembo di epidermide coltivata su fibrina - CMR Unimore.
(https://www.scienzainrete.it/files/Lembo_0.jpeg)

Dopo un mese dal trapianto, la pelle di Hassan è completamente rigenerata, stabile, ben aderente al derma e resiste ai traumi senza che si generino ferite o ulcere. Hassan è dimesso dall'ospedale nel mese di febbraio 2016. I medici continuano a seguire il comportamento dell'epidermide transgenica di Hassan. Le biopsie effettuate periodicamente dopo il trapianto evidenziano che gli olocloni transgenici hanno sostituito quelli malati e l'intera epidermide di Hassan viene rigenerata da questi. Gli scienziati hanno dovuto controllare anche un altro aspetto critico della terapia genica effettuata con vettori retrovirali. Infatti, questi si inseriscono nel DNA delle cellule e potrebbero provocare mutazioni in altri geni importanti o addirittura indispensabili per la vita cellulare. Questo fenomeno è detto mutagenesi inserzionale. Rimane un certo rischio di mutagenesi inserzionale, ma questo è sicuramente poca cosa rispetto alla prospettiva di continuare a soffrire per la perdita di epidermide. È inoltre importante notare che con il progredire della malattia Hassan sarebbe comunque andato incontro a morte certa entro la fase adolescenziale e avrebbe avuto una probabilità molto elevata di sviluppare un tumore della pelle. Grazie alle tecniche di sequenziamento e mappatura del DNA utilizzate oggi in ingegneria genetica è stato possibile controllare che gli olocloni, da cui è stata originata la nuova epidermide di Hassan, fossero in grado di produrre una laminina sana e che il gene corretto si fosse inserito nel genoma senza provocare altri danni. Grazie a questo trapianto i ricercatori hanno anche potuto concludere che l'epidermide umana è normalmente rigenerata solo da poche cellule staminali a lunga vita (gli olocloni). Questo è un vantaggio per chi riceve un impianto come quello di Hassan perché se la popolazione di olocloni inziali è stata caratterizzata geneticamente e non ci sono mutazioni inserzionali, il rischio che queste si verifichino successivamente si abbassa di molto. Ci sono 500 mila bambini nel mondo malati di JEB (www.debra.org), ora hanno la speranza di poter superare l'adolescenza grazie ad una pelle nuova di zecca!

Referenze

Hirsch et al. (2017) Regeneration of the entire human epidermis using transgenic stem cells. Nature, 551: 327-332.

Una meravigliosa pelle transgenica per il piccolo Hassan.

The story of a new skin.

Manuela Casasoli (manuela_casasoli@yahoo.it)