Crioconservazione delle cellule staminali: cos’è e come funziona

Scopriamo come la crioconservazione delle cellule staminali permette di preservarle per applicazioni mediche e scientifiche a lungo termine.

La crioconservazione delle cellule staminali permette di conservare materiale cellulare a temperature molto basse, mantenendone nel tempo caratteristiche e vitalità. La tecnica viene utilizzata nei laboratori, nelle biobanche e nell’ambito di alcune procedure cliniche, tra cui il trapianto di cellule staminali emopoietiche.

Il procedimento richiede protocolli precisi per il congelamento, l’impiego di sostanze crioprotettive e lo stoccaggio. Le modalità cambiano in relazione al tipo di cellule e alla loro futura destinazione clinica o scientifica.

Tra le cellule crioconservate rientrano quelle emopoietiche provenienti dal sangue periferico, dal midollo osseo e dal sangue del cordone ombelicale. Altre tipologie, come le cellule staminali mesenchimali e le cellule pluripotenti indotte, vengono conservate soprattutto nell’ambito della ricerca e dello sviluppo di terapie cellulari.

Che cos’è la crioconservazione delle cellule staminali

La crioconservazione è un procedimento che utilizza temperature molto basse per rallentare fortemente i processi biologici delle cellule e permetterne la conservazione nel tempo.

Nel caso delle cellule staminali emopoietiche destinate all’impiego clinico, l’EBMT Handbook, riferimento europeo per il trapianto di cellule emopoietiche, descrive protocolli che prevedono generalmente un congelamento controllato e uno stoccaggio a temperature pari o inferiori a −140 °C, nella fase gassosa dell’azoto.

Il processo deve limitare i danni cellulari provocati dal congelamento e dalla successiva fase di scongelamento. Per questo vengono utilizzate sostanze chiamate crioprotettori.

Come avviene la crioconservazione

Il procedimento varia in base alla tipologia cellulare e al protocollo utilizzato. Nella crioconservazione delle cellule staminali emopoietiche destinate al trapianto viene comunemente impiegato il dimetilsolfossido, o DMSO, una sostanza che riduce i danni provocati dalla formazione di ghiaccio durante il congelamento.

Le cellule vengono preparate e mescolate con la soluzione crioprotettiva. Segue un raffreddamento progressivo effettuato secondo parametri controllati. L’EBMT indica per le cellule staminali emopoietiche un ritmo di congelamento di circa 1-2 °C al minuto e una concentrazione finale di DMSO generalmente compresa tra il 5 e il 10%.

Una volta raggiunte le condizioni previste dal protocollo, il campione viene trasferito nei sistemi di stoccaggio a bassissima temperatura.

Anche lo scongelamento richiede procedure definite, soprattutto quando le cellule sono destinate a essere infuse nel paziente. Qualità del campione, vitalità cellulare e sicurezza vengono controllate durante le diverse fasi del processo.

Quali cellule staminali possono essere crioconservate

Il termine “cellule staminali” comprende popolazioni cellulari differenti. Origine, caratteristiche biologiche e possibili utilizzi variano considerevolmente.

Le cellule staminali emopoietiche sono quelle con l’impiego clinico più consolidato. Danno origine alle diverse cellule del sangue e possono essere raccolte dal midollo osseo, dal sangue periferico e dal sangue cordonale.

La crioconservazione viene utilizzata anche per le cellule staminali mesenchimali, studiate per le loro proprietà biologiche e per possibili applicazioni nell’ambito della medicina rigenerativa. Gran parte dei loro utilizzi terapeutici resta oggetto di ricerca.

Un’altra categoria è costituita dalle cellule staminali pluripotenti indotte, conosciute con la sigla iPS. Si ottengono riprogrammando cellule adulte e vengono impiegate soprattutto nella ricerca biomedica, nello studio delle malattie e nello sviluppo di modelli cellulari.

Crioconservazione delle cellule staminali emopoietiche

Le cellule staminali emopoietiche possiedono la capacità di ricostituire il sistema che produce le cellule del sangue. Per questo vengono utilizzate nei trapianti destinati a pazienti con determinate malattie ematologiche, oncologiche, immunologiche e genetiche.

La crioconservazione consente di raccogliere le cellule in un determinato momento e conservarle fino al loro utilizzo.

Un esempio frequente riguarda il trapianto autologo, nel quale vengono raccolte le cellule staminali dello stesso paziente prima del trattamento previsto. Dopo la conservazione e le terapie programmate, le cellule possono essere scongelate e reinfuse secondo il protocollo clinico.

Studi sul lungo periodo hanno documentato il mantenimento della vitalità delle cellule CD34+ anche dopo molti anni di conservazione. L’EBMT riporta dati relativi a cellule staminali emopoietiche rimaste vitali fino a 19 anni quando conservate nelle condizioni previste.

Crioconservazione del sangue del cordone ombelicale

Anche il sangue del cordone ombelicale contiene cellule staminali emopoietiche. Dopo il parto può essere raccolto, sottoposto ai controlli previsti e crioconservato quando possiede i requisiti qualitativi e quantitativi necessari.

In Italia le banche pubbliche conservano le unità destinate alla donazione solidaristica e quelle raccolte nell’ambito della conservazione dedicata prevista per specifiche condizioni cliniche.

Secondo il Centro Nazionale Trapianti, circa il 7% delle unità di sangue cordonale raccolte possiede caratteristiche sufficienti per la conservazione e per un possibile impiego nel trapianto. La valutazione tiene conto, tra gli altri parametri, della quantità di cellule, del volume e della sterilità del campione.

Qui inserirei il collegamento al nostro articolo appena aggiornato:

Leggi anche: Cellule staminali del cordone ombelicale

Quanto possono essere conservate le cellule staminali

La durata utile della crioconservazione dipende dal tipo di cellule, dal protocollo adottato e dalle condizioni di stoccaggio.

Per le cellule staminali emopoietiche esistono dati che documentano il mantenimento della vitalità per periodi molto lunghi. Uno studio clinico ha riscontrato una vitalità sostanzialmente conservata delle cellule CD34+ dopo 9-10 anni di crioconservazione. L’EBMT riporta inoltre studi che hanno documentato la vitalità fino a 19 anni.

Parlare genericamente di una durata illimitata sarebbe quindi poco preciso. La possibilità di utilizzare un campione dipende dalla sua qualità, dalle condizioni nelle quali è stato conservato e dai controlli effettuati dalla struttura responsabile.

Crioconservazione e ricerca sulle cellule staminali

La crioconservazione svolge una funzione importante anche nella ricerca. Permette ai laboratori di mantenere linee cellulari e campioni biologici disponibili per esperimenti effettuati in momenti diversi, riducendo la variabilità legata alla produzione continua di nuovo materiale cellulare.

Le cellule mesenchimali e le cellule pluripotenti indotte vengono studiate in numerosi ambiti della medicina rigenerativa e della ricerca farmacologica. Gli studi riguardano, per esempio, modelli di malattie, sviluppo di farmaci, interazioni cellulari e possibili terapie avanzate.

La presenza di studi sperimentali richiede però una distinzione precisa rispetto alle terapie già autorizzate e disponibili nella pratica clinica. Una ricerca promettente può richiedere molti anni di sperimentazione prima di tradursi in un trattamento approvato.

Quali sono i limiti della crioconservazione

Congelamento e scongelamento sottopongono le cellule a stress fisici e chimici. Formazione di cristalli di ghiaccio, variazioni osmotiche e tossicità dei crioprotettori possono influenzare la vitalità cellulare. Protocolli, temperature, concentrazione delle cellule e composizione delle soluzioni crioprotettive vengono quindi definiti con particolare attenzione.

Il DMSO rimane uno dei crioprotettori più utilizzati per le cellule staminali emopoietiche, anche se la ricerca studia concentrazioni e soluzioni differenti con l’obiettivo di ridurre gli effetti indesiderati associati al suo utilizzo.

La qualità finale dipende dall’intera procedura: raccolta, preparazione del campione, congelamento, condizioni di stoccaggio, scongelamento e controlli effettuati prima dell’eventuale uso clinico.

Crioconservazione e applicazioni terapeutiche: cosa sappiamo oggi

La crioconservazione è una tecnica di conservazione. La possibilità terapeutica dipende dalle cellule conservate e dalla patologia per la quale vengono utilizzate.

L’impiego clinico delle cellule staminali emopoietiche nel trapianto possiede una lunga storia e indicazioni definite. Molte applicazioni attribuite ad altre popolazioni di cellule staminali appartengono ancora alla ricerca sperimentale.

Per questo conviene valutare con particolare attenzione espressioni come “medicina rigenerativa”, “terapia personalizzata” o “cura futura” quando vengono utilizzate nella comunicazione commerciale. L’esistenza di una linea di ricerca scientifica indica un settore di studio e richiede evidenze specifiche per arrivare a un trattamento clinico autorizzato.

Nel caso specifico del sangue cordonale, il Centro Nazionale Trapianti mantiene una posizione precisa sull’appropriatezza della conservazione e sulle condizioni previste per quella dedicata.

Perché la crioconservazione richiede strutture specializzate

Conservare cellule destinate alla ricerca o all’impiego clinico richiede sistemi controllati, tracciabilità dei campioni e verifiche sulla qualità.

Nel campo del trapianto emopoietico vengono applicati protocolli che disciplinano preparazione, congelamento, stoccaggio, scongelamento e rilascio del prodotto cellulare. L’obiettivo è mantenere caratteristiche compatibili con l’utilizzo previsto e garantire la sicurezza del campione lungo tutto il periodo di conservazione.

Per i genitori interessati specificamente alla raccolta del sangue cordonale, il riferimento resta il punto nascita e la rete sanitaria competente. La guida dedicata alle cellule staminali del cordone ombelicale approfondisce le possibilità previste in Italia per donazione, conservazione dedicata e conservazione personale all’estero.

Domande frequenti sulla crioconservazione delle cellule staminali

A quale temperatura vengono conservate le cellule staminali?

Le condizioni dipendono dal tipo di cellule e dal protocollo adottato. Per le cellule staminali emopoietiche destinate al trapianto vengono utilizzate temperature molto basse, generalmente inferiori a −140 °C, attraverso sistemi di conservazione criogenica.

Quanto tempo possono restare crioconservate?

Gli studi sulle cellule staminali emopoietiche documentano il mantenimento della vitalità anche dopo molti anni. La possibilità di utilizzare un campione dipende comunque dalla qualità iniziale, dalle modalità di congelamento e dalle condizioni di conservazione.

Crioconservazione e conservazione del cordone ombelicale sono la stessa cosa?

La crioconservazione è la tecnica utilizzata per conservare diversi tipi di cellule e campioni biologici a basse temperature. Il sangue del cordone ombelicale costituisce una delle possibili fonti di cellule staminali emopoietiche che possono essere crioconservate.

Qui inserirei il link interno verso “Cellule staminali del cordone ombelicale: donare o conservare?”.

Le cellule staminali crioconservate possono curare qualsiasi malattia?

Le applicazioni cliniche dipendono dal tipo di cellule e dalla patologia. Il trapianto di cellule staminali emopoietiche possiede indicazioni terapeutiche consolidate per specifiche malattie, mentre numerosi altri utilizzi delle cellule staminali sono ancora oggetto di ricerca.