Sviluppato in laboratorio il tessuto cerebrale a partire da cellule staminali

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Da oggi sembra più vicina la possibilità di curare gravi malattie neurologiche: in Giappone, presso il centro di ricerca Riken per la Biologia Evolutiva, è stato creato tessuto cerebrale a partire da cellule staminali embrionali.
Si tratta di una tappa storica per il mondo della ricerca scientifica, poiché per la prima volta è stato possibile produrre un tessuto complesso, di tipo tridimensionale, costituito da cellule nervose mature tra loro connesse attraverso una fitta rete di interazioni.
Il risultato è stato ottenuto inducendo le cellule staminali embrionali a differenziare in cellule nervose del cervelletto, attraverso la somministrazione del fattore di crescita FGF2 (fibroblast growth factor II).
Dopo il differenziamento in elementi maturi, le cellule si sono organizzate in una struttura tridimensionale che, dopo solo 15 settimane dall’inizio della sperimentazione, ha dimostrato di possedere un’ attività propria, documentata dalle registrazioni elettrofisiologiche della sua funzione.
Questa rete nervosa è dunque in grado di funzionare.
Il lavoro, pubblicato sulla rivista scientifica Cell Reports, dà un importante impulso alla medicina rigenerativa, che ha l’obiettivo di riparare organi o tessuti danneggiati attraverso l’utilizzo delle cellule staminali, portando al recupero anatomico e funzionale della regione lesionata. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Keiko+Muguruma%2C+Ayaka+Nishiyama%2C2015)
La speranza dei ricercatori è di applicare questi risultati alla cura di gravi malattie neurologiche come il morbo di Parkinson, che presentando un’incidenza pari all’1-2% della popolazione di età superiore ai 60 anni, ha un impatto sociale molto elevato.

Premio Nobel per la medicina ai ricercatori John Gurdon e Shinya Yamanaka: vincono le cellule staminali riprogrammate

Il Premio Nobel 2012 per la Medicina va a Shinya Yamanaka e John Gurdon (pic credit Guardian.co.uk)

Il Premio Nobel 2012 per la medicina è stato assegnato ieri al ricercatore britannico John Gurdon e al collega giapponese Shinya Yamanaka, che hanno condotto importanti studi in merito alla riprogrammazione delle cellule adulte in cellule staminali pluripotenti, aprendo nuovi orizzonti nel campo della medicina rigenerativa.
Partendo da un’intuizione che si poneva in contrasto con quanto fino a pochi anni fa era ritenuto un dogma, i due scienziati hanno dimostrato che il processo che porta una cellula staminale a differenziarsi in una cellula adulta non è irreversibile, ma può essere invertito attraverso un’ operazione definita “riprogrammazione cellulare”.
Esiste, dunque, la possibilità di cambiare il destino di una cellula adulta attraverso una manipolazione genetica che la riporta ad uno stadio più primitivo: si forma, in tal modo, una cellula staminale riprogrammata definita iPS (Induced pluripotent stem cell), che può in seguito differenziarsi in una cellula adulta appartenente a tessuti differenti da quello di origine.
A questi risultati è approdato nell’anno 2006 il Dott. Yamanaka, che ha capito quali fossero i meccanismi che permettono di trasformare una cellula adulta in cellula staminale: raccogliendo l’eredità del collega britannico Gurdon, che nel lontano 1962 eseguì su una rana i primi esperimenti di clonazione cellulare, il Dott. Yamanaka ha modificato geneticamente cellule adulte di topo attraverso l’introduzione di quattro geni specifici nel loro DNA.
Questa operazione ha determinato la riprogrammazione delle cellule trattate che sono state riportate ad uno stadio indifferenziato.
Notevoli sono i risvolti che questi studi portano con sé, sia da un punto di vista scientifico che etico.
Il contributo dei due ricercatori ha dato un forte impulso alla medicina rigenerativa, quella branca della medicina che si propone di “rigenerare biologicamente” un tessuto compromesso da una malattia, piuttosto che dall’invecchiamento o da difetti congeniti attraverso l’utilizzo di cellule, opportunamente selezionate e manipolate.
L’obiettivo dei ricercatori è quello di trasformare le cellule di un soggetto malato in cellule staminali, che verranno successivamente differenziate nel tipo di tessuto danneggiato e permetteranno di curare patologie di grosso impatto come il diabete, le lesioni spinali, varie malattie di natura neurodegenerativa.
E’ da sottolineare, infine, il risvolto che questi esperimenti presentano dal punto di vista etico, poiché la riprogrammazione cellulare permette di superare le polemiche associate all’utilizzo delle cellule staminali embrionali.

Il Dr Paolo De Coppi e le cellule staminali del liquido amniotico

Le cellule staminali del liquido amniotico preziose come quelle embrionali

Le cellule staminali del liquido amniotico, scoperte nel 2007 dal Dr Paolo De Coppi (giovane chirurgo pediatrico e ricercatore padovano, primario presso il Great Ormond Street Hospital di Londra) sono cellule presenti in tutti gli stadi dello sviluppo fetale che, pur non essendo numerose e con capacità rigenerative più ristrette rispetto a quelle delle cellule staminali embrionali, mostrano un’elevata velocità di crescita in coltura e lo straordinario potenziale di differenziarsi in tessuti vari:

  • osso
  • muscolo
  • tessuto endoteliale

Le cellule staminali del liquido amniotico hanno ampliato gli orizzonti e le potenzialità della medicina rigenerativa.

Queste cellule sono una valida alternativa alle cellule staminali embrionali, il cui utilizzo è vietato in Italia e rispetto alle quali presentano il grosso vantaggio di non formare masse tumorali nel corso dei processi di proliferazione.

Il gruppo di ricerca coordinato dal Dott. De Coppi è da anni impegnato in un progetto di rigenerazione della muscolatura scheletrica a partire da cellule staminali del liquido amniotico e del midollo osseo: il progetto, che ha già ottenuto ottimi risultati nel modello animale, potrebbe fornire una speranza per la cura di malattie invalidanti come la distrofia muscolare o per condizioni di atrofia causate da malformazioni congenite (es. ernia diaframmatica) o da eventi traumatici come vi avevamo già raccontato qui.
Attraverso un progetto di ricerca internazionale il team di De Coppi ha lavorato sulla ”riprogrammazione “ delle cellule staminali del liquido amniotico in cellule staminali pluripotenti (iPSCs: induced pluripotent stem cells) : queste cellule se vengono messe in coltura con una particolare sostanza (l’acido valproico),  vengono portate ad uno stadio più primitivo e sono in grado di differenziare in tutti i tipi cellulari dell’organismo, mostrando caratteristiche sovrapponibili a quelle delle cellule staminali embrionali.

I risultati ottenuti dai ricercatori, recentemente pubblicati sulla rivista scientifica Molecular Therapy, sembrano porsi come valida alternativa alle tecniche fino ad oggi utilizzate; inoltre la mancanza di implicazioni di natura etica associate all’utilizzo di questa fonte cellulare potrebbe portare a importanti applicazioni nel campo della medicina rigenerativa.

Che differenza c’è tra cellule staminali embrionali e cellule staminali adulte?

Spieghiamo la differenza fra cellule staminali embrionali e cellule staminali adulte

Esistono due categorie fondamentali di cellule staminali: quelle embrionali e quelle adulte.

1. Le cellule staminali embrionali sono definite totipotenti (letteralmente: che tutto possono) cioè in grado di differenziarsi in tutti i tipi cellulari e di dare origine a qualunque tessuto e organo maturo. Si tratta di cellule che derivano dall’embrione nelle primissime fasi del suo sviluppo (dal concepimento al 4° giorno di gestazione); il loro utilizzo porta con sé numerose problematiche di natura etica, poiché alimenta le polemiche dei vari movimenti che sostengono l’importanza di difendere la dignità dell’uomo, anche in uno stadio di vita così primordiale.

2. Le cellule staminali adulte, tra cui quelle provenienti dal cordone ombelicale, si trovano in tutti i tessuti umani e ne garantiscono il normale processo di ricambio. Sono cellule definite multipotenti (letteralmente: che possono molto) cioè in grado di dare origine a tipologie di cellule distinte dal tessuto di appartenenza, ma con un potenziale più ristretto rispetto a quello delle cellule staminali embrionali. L’impiego di questo tipo di cellule non presenta risvolti di natura etica e il loro utilizzo è attualmente sfruttato per la cura di molte patologie oltre ad essere oggetto di numerosi studi di carattere sperimentale.