Somministrazione di esosomi isolati da cellule staminali stromali derivate da tessuto adiposo in un modello murino di Atrofia Muscolare Spinale: effetti di una nuova potenziale strategia terapeutica

L'atrofia muscolare spinale (SMA) è una malattia neurologica di tipo autosomico recessivo, caratterizzata dalla perdita degli α-motoneuroni del midollo spinale e del tronco encefalico. E' causata da mutazioni a carico del gene per la sopravvivenza del motoneurone 1 (smn1): esso codifica per la proteina SMN, implicata nella regolazione dell'omeostasi delle proteine e nella maturazione dei pre-mRNA. Esiste poi un secondo gene (smn2) non colpito dalla patologia, ma in grado di produrre una ridotta quantità di proteina funzionale: la gravità della malattia dunque dipende dal numero di copie di smn2. La SMA si manifesta con atrofia e debolezza muscolare ed insufficienza respiratoria, che nei casi più gravi possono portare a morte prematura. Ad oggi non è presente una cura definitiva, ma esiste un trattamento che consiste nella somministrazione di oligonucleotidi antisenso (Nusinersen, Biogen) in grado di aumentare la quantità della proteina SMN prodotta dal gene smn2. Tuttavia tale terapia presenta ancora dei limiti e si stanno quindi valutando delle alternative, ad esempio utilizzando le cellule staminali mesenchimali (MSC) che esercitano un'azione neuroprotettiva attraverso la secrezione di vescicole extracellulari, tra cui gli esosomi; per ovviare alle problematiche della terapia cellulare, si è studiata la possibilità di isolare e somministrare direttamente gli esosomi. Questo progetto di tesi ha quindi indagato gli eventuali effetti protettivi derivanti dalla somministrazione di esosomi secreti da MSC isolate da tessuto adiposo in un modello murino di SMA intermedia (SMNdelta7). I cuccioli SMA hanno ricevuto una doppia somministrazione (a P3 e P6) di esosomi (gruppo ESO) o di PBS (gruppo CTRL) per via intracerebroventricolare. Durante il periodo del trattamento gli animali sono stati sottoposti a test motori, successivamente sono stati sacrificati a P10 per prelevare il midollo spinale ed i muscoli quadricipite e gastrocnemio per le analisi istologiche. Per quanto riguarda le prestazioni motorie, nella maggior parte dei test i topi trattati hanno ottenuto punteggi migliori rispetto ai controlli. Con le successive analisi realizzate a livello centrale e periferico, abbiamo valutato la neurodegenerazione, neuroinfiammazione e l'atrofia muscolare: nel midollo spinale si è osservata una significativa diminuzione della perdita dei motoneuroni, giustificata da una ridotta attivazione della cascata apoptotica che coinvolge la caspasi 3 attivata; inoltre la neuroinfiammazione è risultata modulata dagli esosomi attraverso una minor attivazione degli astrociti ed una percentuale del fenotipo microgliale quiescente maggiore nei topi trattati. A livello periferico, le analisi sui muscoli hanno evidenziato un parziale miglioramento del grado di atrofia muscolare e di maturazione delle placche neuromuscolari: tuttavia i risultati non hanno raggiunto la significatività statistica, probabilmente a causa del ridotto numero di animali utilizzati. In conclusione, questo progetto di tesi ha dimostrato l'effetto benefico indotto dalla somministrazione di esosomi in un modello murino di SMA che potrebbe quindi rappresentare un approccio terapeutico, in sinergia con altre terapie SMN-dipendenti. In futuro per chiarire i meccanismi influenzati dal trattamento, ci prefiggiamo di implementare le analisi ed il numero di animali impiegati, oltre a valutare possibili vie di somministrazione alternative come quella intranasale, già efficace in altri modelli.