The CXCR4/SDF-1 α axis: target for the migration enhancement of canine adipose-derived mesenchymal stem cells

Le cellule staminali mesenchimali (MSC) sono delle cellule staminali adulte capaci di auto-rinnovarsi, di differenziarsi in altri tipi cellulari, di produrre fattori bioattivi e di migrare verso il sito della lesione. Nella medicina veterinaria, le cellule staminali mesenchimali sono considerate come un agente terapeutico promettente. Lo scopo della presente tesi di dottorato, è stato quello di studiare le caratteristiche biologiche delle MSC derivate da tessuto adiposo di cane, per contribuire da un punto di vista biologico a una adeguata caratterizzazione e ottimizzazione dei protocolli di coltura cellulare, con il fine di ottenere una maggiore efficacia terapeutica nella clinica veterinaria. Nella prima parte del lavoro di tesi, è stato caratterizzato l’immunofenotipo delle MSC di cane isolate da tessuto adiposo periviscerale e sottocutaneo, utilizzando un panel di anticorpi specie-specifici. Nella parte successiva del lavoro, sono state valutate, in vitro, le basi molecolari della migrazione di MSC di cane, simulando l’ambiente in vivo. Infine, è stato proposto un modello di coltivazione in vitro di queste cellule per aumentarne la proliferazione cellulare, e l’espressione dei geni e delle proteine coinvolte nella migrazione delle cellule, con lo scopo finale di aumentare la loro efficacia terapeutica. Le cellule derivanti dal tessuto adiposo periviscerale e sottocutaneo sono risultate simili in base al loro profilo immunofenotipico. Il panel di anticorpi utilizzato nella analisi ha permesso di ottenere un quadro di caratterizzazione che rispecchia quanto atteso in base alla letteratura scientifica, per la prima volta basato esclusivamente su anticorpi specifici per antigeni del cane. L’asse CXCR4/SDF-1 α è responsabile della migrazione delle MSC. I passaggi in vitro, come osservato in altre specie, hanno ridotto l’espressione genica e proteica di CXCR4, fatto che potrebbe influenzare negativamente la migrazione delle cellule verso il sito della lesione. L’effetto sinergico del pre-condizionamento delle cellule ottenuto mediante coltura in ambiente ipossico ed in presenza di bFGF ha aumentato sia l’espressione del gene CXCR4 che l’espressione citoplasmatica della proteina CXCR4. Inoltre, il pre-condizionamento ipossico ha aumentato l’espressione del gene SDF-1. Entrambi questi dati indicano una attivazione dell’asse CXCR4/SDF-1 α in queste condizioni, anche se, in ogni caso, la localizzazione sulla superficie cellulare della proteina CXCR4 è rimasta negativa. La presente tesi riporta quindi per la prima volta la caratterizzazione di MSC di cane da tessuto adiposo, con un set di anticorpi specie-specifici che può essere prontamente usato in studi pre-clinici e nella clinica. L’espressione del recettore CXCR4 e del suo ligando SDF-1α è stata studiata per la prima volta in cellule staminali mesenchimali di cane, durante passaggi consecutivi in vitro (P0 – P3) confermando il ruolo di questa via di segnalazione tra cellule come responsabile della migrazione di MSC del cane. Infine, per la prima volta è stato studiato l’effetto sinergico dell’ipossia e del bFGF su MSC, ottenendo risultati promettenti al fine dell’ottimizzazione delle colture di MSC, non solo nel cane, ma anche in altre specie, compreso l’uomo, al fine di ottenere una loro migliore efficacia terapeutica.