La proteina delle cellule staminali HBEGF recupera la perdita di memoria nelle malattie cerebrali autoimmuni

L'encefalite anti-NMDAR è un disturbo autoimmune in cui gli autoanticorpi nel liquido cerebrospinale si legano alla subunità GluN1 dei recettori NMDA, rimuovendoli dalle sinapsi e compromettendo memoria e cognizione. Sebbene circa l'80% dei pazienti migliori con l'immunoterapia, oltre il 75% conserva deficit cognitivi persistenti e il 12–36% va incontro a recidiva. Non esistono terapie mirate che affrontino direttamente la perdita sinaptica di recettori alla base di questi deficit. Questo studio è il primo a valutare sistematicamente se le hUC-MSCs possano contrastare questo meccanismo patologico centrale.

I ricercatori hanno innanzitutto verificato se il mezzo condizionato da hUC-MSCs (hUC-MSC-MCM) potesse prevenire la riduzione dei recettori NMDAR in vitro. I neuroni ippocampali primari murini trattati con liquido cerebrospinale di pazienti (Pt CSF) hanno mostrato riduzioni significative sia della densità totale sia di quella sinaptica dei cluster di recettori NMDAR rispetto al CSF di controlli sani. Quando hUC-MSC-MCM è stato aggiunto per 24 ore insieme al Pt CSF, questa riduzione è stata completamente prevenuta (n=6 per gruppo, p<0,001). Lo stesso effetto protettivo è stato replicato in neuroni eccitatori del prosencefalo derivati da iPSC umane, rafforzando la validità traslazionale del risultato.

In un modello murino creato mediante iniezione stereotassica di 4 mg di IgG umane da CSF di pazienti, le hUC-MSCs sono state somministrate per via endovenosa caudale a bassa dose (4×10⁵ cellule/topo) e ad alta dose (1×10⁶ cellule/topo). I topi trattati con Pt CSF hanno mostrato chiari deficit nei test di localizzazione di oggetti nuovi, riconoscimento di oggetti nuovi e labirinto acquatico di Morris rispetto ai controlli. Il trattamento con hUC-MSCs ha invertito questi deficit comportamentali in modo dose-dipendente (n=10 per gruppo, p<0,05 fino a p<0,0001). L'immunofluorescenza e l'immunoblotting ippocampali hanno confermato che le riduzioni di GluN1 e della densità sinaptica dei cluster di recettori NMDAR indotte dal Pt CSF erano attenuate dal trattamento con cellule staminali. I marcatori neuroinfiammatori GFAP e Iba1 erano significativamente elevati nel gruppo Pt CSF e si sono normalizzati con il trattamento con cellule staminali, mentre la neurogenesi (colorazione DCX) non è risultata alterata tra i gruppi.

L'analisi proteomica di hUC-MSC-MCM ha identificato HBEGF come il fattore secreto chiave responsabile dell'effetto protettivo. Il silenziamento di HBEGF nelle hUC-MSCs ha abolito il beneficio neuroprotettivo, mentre HBEGF ricombinante esogeno ha ripristinato i livelli di recettori NMDAR nei neuroni trattati con Pt CSF. Dal punto di vista meccanicistico, è stato dimostrato che HBEGF attiva la segnalazione EGFR, e il blocco farmacologico di EGFR (erlotinib) ha annullato gli effetti protettivi sia di hUC-MSC-MCM sia di HBEGF ricombinante. A valle, l'attivazione di EGFR ha aumentato la fosforilazione di GluN1 e stabilizzato l'espressione superficiale dei recettori NMDAR contro l'internalizzazione mediata dagli anticorpi.

Per consentire la somministrazione mirata di HBEGF senza trapianto di cellule vive, il gruppo ha utilizzato il sistema di esosomi MAPLEX, che fonde HBEGF alla proteina fotosensibile mMaple3 ancorata alla superficie dell'esosoma. Dopo esposizione a luce a 405 nm, mMaple3 si scinde, rilasciando HBEGF a livello intracellulare nei neuroni riceventi. Gli esosomi MAPLEX-HBEGF somministrati in vivo hanno riprodotto i benefici cognitivi e la preservazione dei recettori NMDAR osservati con il trattamento con hUC-MSCs intere, validando la piattaforma di somministrazione. Tra le principali limitazioni figurano la natura esclusivamente preclinica del lavoro, l'uso del trasferimento passivo di anticorpi anziché dell'immunizzazione attiva, e la necessità di stabilire la fattibilità della somministrazione di luce in strutture cerebrali profonde per la traduzione clinica.