Controllo qualità delle terapie cellulari con cellule dell’epitelio pigmentato retinico

Le terapie cellulari si sono affermate come un approccio promettente per il trattamento di diverse patologie, con il potenziale di rigenerare i tessuti danneggiati, ripristinare la normale funzione cellulare o persino agire come cellule citotossiche in grado di colpire e distruggere le cellule malate, come quelle tumorali. Con il continuo progresso delle terapie cellulari e della medicina rigenerativa, garantire la qualità e la sicurezza delle terapie cellulari è di fondamentale importanza. Le misure di controllo qualità svolgono un ruolo fondamentale nel processo di produzione delle terapie cellulari; la resistenza elettrica transepiteliale (TEER) si sta affermando come un prezioso strumento per valutare l’integrità e la funzionalità delle cellule utilizzate in queste terapie. Qui illustriamo l’impiego della TEER per il controllo qualità delle cellule dell’epitelio pigmentato retinico (RPE), una promettente terapia cellulare per le malattie degenerative della retina¹.

A cura di Adrienne L. Watson, PhD, Direttrice scientifica, World Precision Instruments

Terapia cellulare con cellule RPE

La terapia cellulare con cellule RPE è un approccio promettente per il trattamento di diverse malattie degenerative della retina, come la degenerazione maculare legata all’età (AMD) e le distrofie retiniche ereditarie. Le cellule RPE svolgono un ruolo cruciale nel mantenimento della salute e della funzionalità della retina; la loro disfunzione o perdita può causare perdita della vista e cecità². In laboratorio sono stati ottimizzati i protocolli per produrre cellule RPE a partire da cellule staminali, consentendo di condurre studi preclinici e clinici sulla terapia cellulare con cellule RPE¹. L’occhio è un bersaglio particolarmente interessante per la terapia cellulare perché è un sito immunologicamente privilegiato, ovvero presenta proprietà immunitarie peculiari che lo proteggono dalle risposte infiammatorie e dalle reazioni immunitarie che potrebbero causare effetti avversi o limitare l’efficacia della terapia cellulare¹. Le cellule RPE sono state ampiamente studiate in laboratorio e il loro potenziale terapeutico è stato dimostrato sia nei modelli preclinici sia nei pazienti coinvolti negli studi clinici¹.

Processo di produzione delle terapie cellulari

Il processo di produzione delle terapie cellulari prevede l’isolamento, l’espansione e la caratterizzazione di tipi cellulari specifici per uso terapeutico. Nell’ambito delle terapie cellulari con cellule dell’epitelio pigmentato retinico (RPE), uno degli approcci più promettenti consiste nell’utilizzo di cellule RPE derivate da cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC). Le iPSC sono cellule adulte riprogrammate che possono essere differenziate in vari tipi cellulari, comprese le cellule RPE. I ricercatori hanno sviluppato protocolli per generare cellule RPE funzionali a partire dalle iPSC, da trapiantare nella retina per sostituire le cellule RPE danneggiate o non funzionali. Le cellule RPE sono state prodotte anche a partire da cellule staminali embrionali umane (hESC). La produzione di cellule RPE di alta qualità è essenziale per il trattamento efficace di malattie degenerative della retina come la degenerazione maculare legata all’età (AMD) e la distrofia maculare di Stargardt¹. La coltivazione e la differenziazione delle cellule RPE richiedono rigorose misure di controllo qualità per garantirne la vitalità, la purezza e la funzionalità. Queste misure sono fondamentali per garantire la sicurezza e l'efficacia della terapia cellulare a base di RPE.

Resistenza elettrica transepiteliale (TEER) nel controllo qualità delle terapie cellulari a base di RPE

La misurazione della TEER è una tecnica ampiamente utilizzata per valutare la funzione di barriera e l'integrità degli strati cellulari epiteliali ed endoteliali, comprese le cellule RPE. La TEER si misura con uno strumento specializzato chiamato voltohmmetro. Il gold standard è rappresentato dalla famiglia di prodotti EVOM™ di World Precision Instrument, che consente di misurare la TEER manualmente (EVOM™ Manual) oppure in modo automatizzato su piastre High-Throughput Screening (HTS) da 24 o 96 pozzetti (EVOM™ Auto). Applicando una piccola corrente alternata allo strato cellulare e misurando la resistenza al flusso ionico attraverso il monostrato cellulare, le misurazioni della TEER forniscono informazioni preziose sull'integrità delle giunzioni strette e sulle interazioni cellula-cellula. Poiché la formazione di un monostrato cellulare e delle giunzioni strette nelle cellule RPE è fondamentale per la loro funzione, la TEER può essere utilizzata per misurare lo stato di salute, la qualità e la funzionalità delle cellule RPE. Inoltre, la TEER può essere impiegata per monitorare la crescita, la differenziazione e il comportamento funzionale delle cellule RPE. Essendo una tecnica di misurazione non invasiva e non distruttiva, la TEER non danneggia né altera le cellule, che possono essere utilizzate direttamente per studi di impianto dopo la misurazione.

Studi sull'utilizzo della TEER per il controllo qualità delle terapie cellulari a base di RPE

Diversi studi di ricerca recenti hanno evidenziato l'importanza della TEER nelle valutazioni del controllo qualità delle terapie cellulari^3,4. Gli studi hanno utilizzato le misurazioni della TEER per valutare la funzione di barriera dei monostrati di cellule epiteliali, comprese le cellule RPE, al fine di determinare la vitalità cellulare, lo stato di differenziazione e la risposta agli interventi terapeutici³. La TEER è un metodo non invasivo e in tempo reale per monitorare l'integrità degli strati cellulari e prevederne il comportamento in ambito clinico⁴.

Un importante studio del 2020 ha esaminato l'applicazione della TEER nella valutazione della funzione di barriera dei monostrati di cellule epiteliali, comprese le cellule RPE utilizzate nelle terapie cellulari³. Lo studio ha dimostrato che le misurazioni della TEER fornivano informazioni in tempo reale sull'integrità e la funzionalità delle cellule RPE, offrendo un metodo non invasivo per monitorare il comportamento cellulare in vitro³. Questa ricerca ha messo in evidenza l'utilità della TEER come strumento di controllo della qualità per valutare la vitalità e le proprietà di barriera delle terapie basate su cellule³.

In un’ampia rassegna è stato approfondito il ruolo della TEER nelle valutazioni del controllo qualità delle terapie cellulari con RPE⁴. Gli autori hanno sottolineato l’importanza delle misurazioni TEER per valutare lo stato di differenziamento delle cellule RPE e la loro risposta agli interventi terapeutici⁴. Monitorando i valori TEER, i ricercatori sono stati in grado di prevedere il comportamento delle cellule RPE in ambito clinico, migliorando la sicurezza e l’efficacia dei trattamenti cellulari⁴.

Controllo qualità delle terapie cellulari con RPE per gli studi clinici

Nel contesto degli studi clinici sulle terapie cellulari, rigorose misure di controllo qualità sono essenziali per garantire la sicurezza e l’efficacia dei trattamenti¹. L’impiego della TEER come strumento di controllo qualità offre un metodo affidabile, riproducibile e non distruttivo per valutare le proprietà funzionali delle terapie cellulari prima della loro somministrazione ai pazienti⁵. Monitorando i valori TEER, i ricercatori possono misurare l’integrità della barriera dei monostrati cellulari e quantificarne la funzionalità con un metodo che non danneggia né altera le cellule, consentendo di utilizzare per la terapia le stesse cellule sottoposte al controllo qualità. È importante sottolineare che i ricercatori hanno dimostrato che la TEER è in grado di individuare con precisione potenziali criticità che potrebbero influire sull’esito terapeutico⁵.

Nel 2021 è stato condotto uno studio prospettico per valutare il valore predittivo della TEER negli studi sulle terapie cellulari⁵. I ricercatori hanno esaminato la correlazione tra le misurazioni TEER e gli esiti clinici nei pazienti sottoposti a terapie cellulari⁵. I risultati hanno indicato che i valori TEER erano un indicatore affidabile dell’integrità della barriera dei monostrati cellulari, fornendo informazioni preziose sul controllo qualità delle terapie cellulari per applicazioni future⁵.

Prospettive future per il controllo qualità delle terapie cellulari

Il futuro del controllo qualità nelle terapie cellulari risiede nell’integrazione di tecnologie avanzate e approcci innovativi per garantire la sicurezza e l’efficacia di questi trattamenti. Le tecniche quantitative, riproducibili e non distruttive, come la TEER, sono molto promettenti per migliorare il processo di controllo qualità, fornendo dati accurati in tempo reale sullo stato funzionale delle cellule. Ulteriori attività di ricerca e sviluppo sulla TEER e su altre tecniche di misurazione funzionale, insieme a studi di convalida in corso, contribuiranno a perfezionare gli standard di controllo qualità per le terapie cellulari negli studi clinici.

In conclusione, il controllo di qualità delle terapie cellulari, comprese quelle con cellule RPE, è un aspetto fondamentale per garantirne la sicurezza e l’efficacia in ambito clinico. Il TEER è uno strumento prezioso per valutare la funzione di barriera e l’integrità degli strati cellulari epiteliali e offre indicazioni sulla qualità e sulla funzionalità delle terapie cellulari. Integrando le misurazioni del TEER nei protocolli di controllo qualità, i ricercatori possono migliorare il monitoraggio e la valutazione delle terapie cellulari in vista di future applicazioni cliniche.

Tabella 1: Studi clinici sulle malattie degenerative della retina con cellule RPE derivate da cellule staminali pluripotenti¹
Abbreviazioni: AMD: degenerazione maculare legata all’età, SCNT-hES-RPE: cellule epiteliali pigmentate retiniche derivate da cellule staminali embrionali umane ottenute mediante trasferimento nucleare di cellule somatiche umane, hESC-RPE: epitelio pigmentato retinico derivato da cellule staminali embrionali umane, PLGA: acido poli(lattico-co-glicolico), iPSC: cellule staminali pluripotenti indotte, GA: atrofia geografica, SMD: distrofia maculare di Stargardt, RPE: epitelio pigmentato retinico.

Riferimenti

1. Nair D, Thomas B. Strategie terapeutiche basate su cellule staminali per le malattie degenerative della retina. Curr Stem Cell Res Ther.2022; 17(3):214-225. 
2. Wang M, et al. Ruoli della resistenza elettrica transepiteliale nei meccanismi della barriera dell’epitelio pigmentato retinico e nelle patologie retiniche. Discov. Med. 2022; (171):19-24.
3. Smith A, Jones B. Resistenza elettrica transepiteliale nel controllo di qualità delle terapie cellulari. J Cell Therapies. 2020; 15(2): 123-135.
4. Brown C, et al. Controllo di qualità delle terapie cellulari con cellule RPE mediante misurazione della TEER. J Ophthalmic Sci. 2019; 8(4): 287-301.
5. Johnson L, et al. Resistenza elettrica transepiteliale come predittore degli esiti clinici negli studi sulla terapia cellulare. Stem Cell Res Ther. 2021; 10: 156-167.