Pubblicato: 2023 | Ultima revisione: maggio 2026

Cellule staminali mesenchimali umane (HMSC)

1. Caratteristiche generali delle cellule staminali mesenchimali

Questa sezione tratterà le proprietà generali delle cellule staminali mesenchimali, che includono:

• Multipotenza

  Le MSC sono cellule staminali multipotenti. Hanno la capacità di differenziarsi in diversi tipi di cellule, il che le rende un prezioso strumento di ricerca per la medicina rigenerativa.

• Auto-rinnovamento

  Come altre cellule staminali, le cellule staminali mesenchimali hanno la capacità di autorinnovarsi, mantenendo così una fonte stabile di cellule staminali per un periodo prolungato.

• Potenziale immunomodulatore

  Le MSC esercitano un effetto immunomodulatore e vengono quindi utilizzate nel trattamento di diverse malattie autoimmuni.

• Immunogenicità

  In generale, le MSC possiedono bassi livelli di immunogenicità, riducendo il rischio di rigetto immunitario nei trapianti. Tuttavia, ciò può variare da tipo a tipo.

• Disponibilità e accessibilità

  Le MSC possono essere isolate da vari tessuti, tra cui il midollo osseo, il tessuto adiposo e il tessuto del cordone ombelicale, rendendole facilmente disponibili per la ricerca e le applicazioni terapeutiche.

2. Informazioni sulla coltura delle cellule staminali mesenchimali

Per gestire e trattare efficacemente le colture di cellule staminali mesenchimali, è fondamentale avere una comprensione completa delle seguenti informazioni sulla coltura delle MSC. Questa conoscenza non solo faciliterà il vostro lavoro, ma accelererà anche il progresso delle vostre attività di ricerca.

Punti chiave per la coltura delle cellule staminali mesenchimali

Tempo di raddoppio:

Il tempo di raddoppio della popolazione varia a seconda dei diversi tipi di MSC. Può variare da 15,8 a 41,9 ore [2].

Aderenze o in sospensione:

Le cellule staminali mesenchimali sono aderenti.

Densità di semina:

La densità di semina cellulare raccomandata per le MSC è compresa tra 1 e 3 x 10⁴ cellule/cm². Per la semina, le cellule vengono risciacquate con 1 x PBS (soluzione salina tamponata con fosfato) e incubate con accutase (soluzione di passaggio) per circa 10 minuti a temperatura ambiente. Dopo il distacco delle cellule, si aggiunge il terreno di coltura e le cellule vengono centrifugate. Successivamente, il pellet cellulare viene accuratamente risospeso e le cellule vengono trasferite in una nuova fiasca di coltura contenente terreno di coltura fresco.

Terreno di crescita:

terreno Alpha MEM contenente 0,1 ng/ml di bFGF (fattore di crescita fibroblastico basico), 2,0 mM di glutammina stabile, ribonucleosidi, desossiribonucleosidi, 1,0 mM di piruvato di sodio e 2,2 g/L di NaHCO3. Il terreno di coltura deve essere sostituito ogni 2-3 giorni. 

Condizioni di crescita:

Le colture di cellule staminali mesenchimali vengono mantenute in un incubatore umidificato a una temperatura di 37 °C e con il 5% di CO2.

Conservazione:

Le cellule staminali mesenchimali possono essere conservate in fase vapore di azoto liquido o a temperature inferiori a -150 °C per periodi più lunghi.

Processo di congelamento e terreno:

Per conservare le cellule staminali mesenchimali si utilizzano i mezzi di congelamento CM-1 o CM-ACF. Generalmente si adotta un processo di congelamento lento, che consente una diminuzione della temperatura di solo 1 °C al minuto. Ciò protegge la vitalità delle cellule.

Processo di scongelamento:

Le MSC congelate vengono immerse leggermente in un bagno d'acqua preimpostato a 37 °C per circa 60 secondi. Successivamente, vengono aggiunti terreni di coltura freschi, le cellule vengono risospese e centrifugate. Questa fase rimuove i componenti del mezzo di congelamento dalle cellule. Il pellet cellulare ottenuto viene quindi aggiunto al terreno di crescita e le cellule vengono distribuite in nuove fiasche per la coltura.

Livello di biosicurezza:

Per la manipolazione e la conservazione delle colture di cellule staminali mesenchimali è richiesto un laboratorio di biosicurezza di livello 1.

3. Diversi tipi di cellule staminali mesenchimali e loro caratteristiche salienti

Esistono molti tipi di cellule staminali mesenchimali a seconda della fonte. In questa sezione dell'articolo vengono discussi i tre principali tipi di MSC.

3.1 Cellule staminali mesenchimali di origine adiposa

• Le cellule staminali mesenchimali derivate dal tessuto adiposo (AD-MSC) sono un tipo di cellule staminali mesenchimali estratte dal tessuto adiposo o grasso.
• Sono presenti in abbondanza nel tessuto adiposo e la procedura di estrazione è relativamente semplice grazie a una procedura minimamente invasiva chiamata liposuzione.
• È meno probabile che provochino una risposta immunitaria in seguito a trapianto allogenico.
• Queste cellule mostrano un forte potenziale adipogenico, il che significa che hanno un'elevata tendenza a differenziarsi in adipociti (cellule adipose) rispetto ad altri tipi di cellule staminali mesenchimali.

Pubblicato: 2023 | Ultima revisione: maggio 2026

Cellule staminali mesenchimali derivate dal cordone ombelicale

• Le cellule staminali derivate dal cordone ombelicale (UC-MSC) vengono ottenute dal tessuto del cordone ombelicale.
• Il tessuto del cordone ombelicale è facilmente accessibile per l’estrazione delle cellule staminali dopo il parto.
• Come le BM-MSC, anche le cellule staminali del cordone ombelicale richiedono la compatibilità HLA tra ricevente e donatore per il trapianto, al fine di evitare qualsiasi risposta immunitaria.
• Mostrano una maggiore tendenza alla differenziazione neurale e, pertanto, sono preziosi strumenti per la ricerca neurologica.

4. Applicazioni di ricerca delle cellule staminali mesenchimali

Le cellule staminali mesenchimali (MSC) sono ampiamente impiegate nella ricerca biomedica grazie al loro significativo potenziale terapeutico. In questa sezione vengono menzionate alcune applicazioni promettenti di diversi tipi di MSC.

• Ricerca sulla medicina rigenerativa: le cellule staminali mesenchimali sono cellule multipotenti; hanno il potenziale di differenziarsi in vari tipi di cellule, come cellule cartilaginee, ossee, muscolari e adipose. Pertanto, vengono somministrate come medicina rigenerativa per riparare e sostituire tessuti lesionati o danneggiati. Le applicazioni rigenerative delle MSC si osservano principalmente nelle lesioni cutanee, ossee e muscoloscheletriche. Ad esempio, uno studio condotto da Helena Debiazi Zomer e colleghi nel 2020 ha scoperto che le cellule staminali mesenchimali derivate dai tessuti adiposi (AD-MSC) sono in grado di accelerare la guarigione delle ferite cutanee nei modelli murini. Stimolano l'angiogenesi e il rimodellamento della matrice extracellulare per favorire la formazione di una cicatrice di qualità migliore, simile alla pelle sana normale, rispetto al gruppo di controllo [3]. La ricerca ha inoltre osservato le proprietà di riparazione dei difetti ossei delle cellule staminali mesenchimali derivate dal cordone ombelicale. Esse esercitano effetti riparatori promuovendo l'angiogenesi, l'osteoclastogenesi e la mobilizzazione delle MSC dell'ospite o differenziandosi in cellule simili agli osteoblasti [4].
• Malattie/disturbi del sistema immunitario: le cellule staminali mesenchimali esercitano effetti immunomodulatori. Tendono a regolare le risposte immunitarie e a ridurre l’infiammazione. Pertanto, vengono impiegate per trattare malattie autoimmuni, come l’artrite reumatoide, la sclerosi multipla, le malattie infiammatorie intestinali, ecc. Uno studio ha esaminato l'effetto immunomodulatore delle cellule staminali mesenchimali derivate dal midollo osseo sui linfociti T del sangue periferico prelevati da pazienti affetti da artrite reumatoide. Le cellule BM-MSC esercitano un effetto inibitorio sui linfociti T e sopprimono le citochine coinvolte nella fisiopatologia dell'artrite reumatoide [5].
• Ricerca neurologica e cardiovascolare: le MSC presentano un potenziale significativo per applicazioni nella ricerca neurologica e cardiovascolare. Sono utilizzate per trattare diversi disturbi neurodegenerativi, tra cui il morbo di Parkinson e l’Alzheimer. Inoltre, vengono impiegate nel trattamento delle malattie cardiovascolari poiché riparano i tessuti cardiaci danneggiati o lesionati a seguito di eventi cardiaci. Inoltre, le MSC promuovono anche l'angiogenesi e sono quindi preziose nella ricerca cardiovascolare. Uno studio di questo tipo ha esplorato il potenziale terapeutico delle cellule staminali mesenchimali derivate dal tessuto adiposo e dal midollo osseo in un modello di infarto miocardico acuto (MI). Lo studio ha rilevato che entrambe le fonti sono ugualmente benefiche nella rigenerazione dei tessuti cardiaci e nella riduzione della fibrosi [6]. È interessante notare che una ricerca condotta nel 2022 ha scoperto che le cellule staminali mesenchimali derivate dal cordone ombelicale umano (UC-MSC) esercitano effetti neuroprotettivi nei modelli murini del morbo di Parkinson attraverso la regolazione dei microrganismi intestinali. Il modello murino ha mostrato un miglioramento della funzione locomotoria dopo il trapianto intranasale di UC-MSC [7].

Bibliografia

1. Ding, D.C., W.C. Shyu e S.Z. Lin, Cellule staminali mesenchimali. Cell Transplant, 2011. 20(1): pagg. 5-14.
2. Zhan, X.-S., et al., Studio comparativo delle caratteristiche biologiche e dei profili trascrittomici delle cellule staminali mesenchimali provenienti da diversi tessuti canini. International journal of molecular sciences, 2019. 20(6): p. 1485.
3. Zomer, H.D., et al., Le cellule stromali mesenchimali provenienti dai tessuti dermici e adiposi inducono la polarizzazione dei macrofagi verso un fenotipo pro-riparazione e migliorano la guarigione delle ferite cutanee. Cytotherapy, 2020. 22(5): p. 247-260.
4. Kosinski, M., et al., Riparazione di difetti ossei utilizzando un sostituto osseo supportato da cellule staminali mesenchimali derivate dal cordone ombelicale. Stem Cells International, 2020. 2020.
5. Pedrosa, M., et al., Effetto immunomodulatore delle cellule staminali/stromali mesenchimali derivate dal midollo osseo umano sui linfociti T del sangue periferico di pazienti affetti da artrite reumatoide. Journal of tissue engineering and regenerative medicine, 2020. 14(1): p. 16-28.
6. Omar, A.M., et al., Studio comparativo del potenziale terapeutico delle cellule staminali mesenchimali derivate dal tessuto adiposo e dal midollo osseo su un modello di infarto miocardico acuto. Oman Med J, 2019. 34(6): pp. 534-543.
7. Sun, Z., et al., Le cellule staminali mesenchimali del cordone ombelicale umano migliorano la funzione locomotoria in un modello murino di morbo di Parkinson attraverso la regolazione dei microrganismi intestinali. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2022. 9: p. 808905.