Un'idea mi frulla
scema come una rosa
dopo di noi non c'è nulla
nemmeno il nulla
che gà sarebbe qualcosa.
Giorgio Caproni
Le cellule staminali sono cellule immature con una prolungata capacità di rinnovarsi e di differenziarsi in molteplici tipi cellulari che compongono un organismo.
Ci sono tre tipi di cellule staminali, quelle embrionali “pluripotenti” che hanno la capacità di dividersi e di differenziarsi in uno qualsiasi dei tre strati germinali: endoderma (rivestimento interno dello stomaco, del tratto gastrointestinale, i polmoni), mesoderma (muscoli, ossa, sangue, urogenitale), o ectoderma (tessuti epidermici e del sistema nervoso),
Cellule staminali embrionali
quelle fetali (si trovano negli stadi tardivi dell’embrione e nel feto e sono cellule multipotenti. Queste sono le cellule che in utero provvedono all’accrescimento dei tessuti, e che dopo la nascita diventeranno staminali adulte unipotenti) già differenziate verso un tipo cellulare e ancora in grado di replicarsi e quelle adulte che provvedono al mantenimento dei tessuti e alla loro eventuale riparazione ma che non hanno grande capacità di differenziarsi e di crescere quando sono coltivate in vitro.
Cellule staminali adulte
L’uso delle cellule staminali a scopo terapeutico in diversi tipi di patologie è uno dei filoni di ricerca che si è maggiormente sviluppato negli ultimi anni creando una grande aspettativa per la cura di malattie degenerative come quelle che colpiscono il sistema nervoso.
Il maggiore successo in ambito terapeutico delle cellule staminali si è avuto sinora nelle malattie ematologiche come le anemie e i vari tumori del sangue utilizzando le cellule staminali del midollo osseo (mesenchimali) o presenti nel sangue del cordone ombelicale.
Per quanto riguarda l’utilizzo nelle malattie degenerative del sistema nervoso invece la sfida è ancora aperta. L’esempio più ricorrente dell’utilizzo della terapia cellulare per riparare ai danni cerebrali e alla perdita neuronale nell’uomo è la malattia di Parkinson, i cui sintomi derivano dalla perdita progressiva di cellule in una piccola area del cervello conosciuta come “sostanza nera”. Data l’area di lesione piuttosto circoscritta, sono stati fatti diversi tentativi di trapianto cellulare; il motivo del perché questo approccio non abbia funzionato non è ancora chiaro.
Recentemente altri tentativi di terapia cellulare sono stati applicati a pazienti affetti da sclerosi laterale amiotrofica (SLA) utilizzando cellule staminali provenienti dal midollo osseo degli stessi pazienti trapiantate nel midollo spinale, purtroppo con risultati molto modesti o del tutto inefficaci.
Le cellule mesenchimali, data la loro notevole proliferazione e differenzazione rappresentano un candidato ideale per l’uso nella medicina rigenerativa, tuttavia si conosce ancora poco circa la loro capacità a differenziarsi in cellule nervose e il possibile rischio di sviluppare tumori nella sede di trapianto. Tra i vari tipi di cellule staminali più indicati nel trattamento delle malattie del sistema nervoso, sembra che le cellule di origine embrionale e fetale opportunamente modificate geneticamente per indirizzarle verso un fenotipo neurale specifico o per la produzione di fattori neurotrofici siano quelle più promettenti.
Uno studio recente ha dimostrato che cellule fetali cerebrali umane indotte a differenziarsi in oligodendrociti quando sono trapiantate nell’area del trauma spinale aumentano significativamente lo spessore della guaina mielinica che avvolge gli assoni favorendo la trasmissione nervosa e quindi anche un netto miglioramento della qualità della motricità dell’animale.
Oggi, il premio Nobel per la medicina è stato assegnato al giapponese Shinya Yamanaka e al britannico John Gurdon per la scoperta delle cellule staminali riprogrammate, le cosiddette Ips (staminali pluripotenti indotte).
I due medici sono stati premiati per le ricerche che hanno consentito di scoprire che «le cellule mature possono essere riprogrammate per diventare pluripotenti» ovvero non più differenziate per un solo particolare tipo di tessuto. Secondo il Comitato i due medici hanno rivoluzionato «la comprensione dello sviluppo e della specializzazione delle cellule». Riprogrammando le cellule umane, «gli scienziati hanno creato nuove opportunità di studiare le malattie e lo sviluppo di metodi di diagnosi e di terapie», si legge nelle motivazioni. Con il loro contributo hanno aperto la strada alla medicina rigenerativa.
«Il premio quest'anno è andato davvero a una scoperta rivoluzionaria - commenta il genetista Giuseppe Novelli, preside della Facoltà di Medicina di Roma Tor Vergata - destinata a cambiare totalmente l'approccio alle malattie croniche». Ma in che modo? «Abbiamo cellule adulte che possono essere "ringiovanite" grazie a un cocktail speciale, in grado di cancellare ciò che è scritto a matita» nel libro del loro destino. «Grazie all'epigenetica e alle ricerche di questi due grandi genetisti, ci troviamo con cellule adulte ridiventate pluripotenti, in grado di essere utilizzate per la ricerca di nuove terapie contro le malattie croniche e per la sperimentazione di nuovi farmaci intelligenti. Fra qualche anno la ricerca premiata a Stoccolma cambierà totalmente l'approccio a numerose patologie».
Le cellule staminali.
Per poter essere definita come staminale una cellula deve soddisfare due proprietà: l'autorinnovamento e la potenza.
- L' autorinnovamento. Identificato per la prima volta nel 1963 negli studi sul midollo osseo, è la capacità di tali cellule di compiere un numero illimitato di cicli replicativi mantenendo il medesimo stadio differenziativo. Ciascuna cellula staminale realizza l'autorinnovamento o tramite la divisione asimmetrica obbligata, dove la staminale dà origine ad un'altra staminale e ad una cellula destinata a differenziarsi oppure mediante differenziamento stocastico, dove una popolazione di cellule staminali si conserva poiché esiste un numero pressoché uguale di staminali che generano due staminali replicandosi e staminali che generano due cellule destinate a differenziarsi.
- La potenza è la capacità di dare origine a una o più linee o tipi cellulari tramite il differenziamento. All'interno di questo concetto potrebbe essere anche compreso quello di transdifferenziamento, cioè la capacità di una cellula staminale in fase di differenziamento di cambiare la propria linea cellulare modificando il suo programma di sviluppo.
Le staminali vengono classificate in base alla loro potenza, cioé alla potenzialità di differenziarsi nei vari tipi o linee cellulari.
- Totipotenza. La totipotenza è la capacità di una singola cellula di dividersi e produrre tutte le cellule differenziate in un organismo, compresi i tessuti extraembrionali. Le cellule staminali totipotenti sono le spore (nei funghi) e gli zigoti. In alcuni organismi, le cellule già differenziate possono ritrovare la totipotenza. Ad esempio nelle coltivazioni in vitro di tessuti vegetali. Nei mammiferi è conosciuta una singola cellula totipotente, denominata zigote; già fra la terza e la quarta divisione cellulare, le cellule iniziano a perdere la loro totipotenza.
- Pluripotenza. La pluripotenza è la capacità di una singola cellula di dividersi e di differenziarsi in uno qualsiasi dei tre strati germinali: endoderma (rivestimento interno dello stomaco, del tratto gastrointestinale, i polmoni), mesoderma (muscoli, ossa, sangue, urogenitale), o ectoderma (tessuti epidermici e del sistema nervoso). Tali cellule non possono pertanto dare origine ad un organismo adulto, perché non hanno il potenziale per contribuire ai tessuti extraembrionali, per esempio nel caso dei mammiferi placentati non possono dare origine alla placenta (tessuto extraembrionale).
- Multipotenza. Le cellule progenitrici o multipotenti hanno il potenziale di differenziarsi in un numero limitato di lignaggi cellulari. Un esempio di una cellula staminale multipotente è una cellula ematopoietica (una cellula staminale del sangue) la quale può svilupparsi in diversi tipi di cellule del sangue, ma non può svilupparsi in cellule cerebrali o altri tipi di cellule al di fuori dei tipi di cellule appartenenti al tessuto del sangue. Sono cellule considerate essere permanentemente impegnate ad una funzione tissutale specifica.
- Oligopotenza. Le cellule definite oligopotenti hanno la capacità di differenziarsi solo in alcuni tipi di cellule. Quali ad esempio di dare origine alla linea linfoide o mieloide. Altri esempi di cellule progenitrici oligopotenti sono le cellule staminali vascolari che hanno la capacità di diventare o cellule muscolari lisce oppure endoteliali.
- Unipotenza. Le cellule definite unipotenti o precusori hanno la capacità di differenziarsi in un singolo tipo di cellula. Ad esempio gli epatociti, che costituiscono la maggior parte del fegato, sono unipotenti. La capacità del fegato di rigenerarsi da un minimo del 25% della sua massa originaria è attribuita a questa proprietà, altri esempi sono dati dalle cellule staminali unipotenti cubiche o cilindriche presenti a livello dello strato germinativo dell'epidermide.
..... Eugenio Caruso
8 ottobre 2012
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