La nostra miniera d’oro: le cellule staminali

embrioni
Condividi su facebook
Facebook
Condividi su linkedin
LinkedIn
Condividi su whatsapp
WhatsApp
Condividi su email
Email
Sintesi
Le cellule staminali sono una popolazione di cellule indifferenziate, ossia non specializzate, dotate della singolare capacità di auto-rinnovarsi e di differenziarsi in diversi tipi di cellule specializzate. Sono riassunte in cellule staminali embrionali e cellule staminali adulte il cui potenziale di differenziamento cambia notevolmente. Oggi, sono utilizzate molto sia per lo studio che per la cura di diverse patologie.

Indice

Ebbene sì, l’organismo ha una miniera d’oro, e quindi molto preziosa: le cellule staminali.

Il valore delle cellule staminali è intuibile già dal termine “staminale”. Esso ha due accezioni, a seconda che si consideri la sua origine dal greco (stamìs) o dal latino (stamen). Nel mondo ellenico questo termine veniva utilizzato in ambito navale e designava il montante della nave; per i latini invece staminale indicava il filo dell’ordito che compone il tessuto. In entrambi i casi il termine si riferisce ad un elemento strutturale fondamentale, senza il quale sarebbe persa la tenuta o la trama dell’intera struttura[1].

Cosa sono le cellule staminali?

Immaginiamo il corpo umano come una casa in cui, tanti piccoli mattoncini sono fondamentali per l’intera struttura. I mattoncini rappresentano le cellule in cui ognuna, con la propria funzione, è essenziale. Con il passare del tempo o in casi di eventi dannosi, la casa può danneggiarsi e nei muri e nei pavimenti si possono creare delle crepe e dei buchi. Tali danni verranno poi sistemati con altri mattoncini che prenderanno il posto di quelli rovinati. Ecco, nel corpo umano i mattoncini pronti all’uso per prendere il posto di quelli danneggiati rappresentano le cellule staminali.

Le cellule staminali sono una popolazione di cellule indifferenziate, ossia non specializzate, dotate della singolare capacità di trasformarsi in diversi tipi cellulari che compongo l’organismo. Si tratta, quindi, di cellule il cui destino non è stato ancora deciso.

cellule staminali non specializzate
Adattata da biochemicals.blog.com

In altre parole, una cellula staminale è come un bambino che non ha ancora deciso cosa fare da grande.

Attraverso poi un processo chiamato differenziamento, la cellula staminale si specializza in un tipo di cellula ben definito:

  • neuronali,
  • cutanee,
  • muscolari,
  • ossee,
  • epatiche e così via…    

Quali sono le proprietà fondamentali di una cellula staminale?

Le proprietà fondamentali di una cellula staminale sono (Figura 1):

  • Capacità di auto-rinnovamento (self-renew)
  • Capacità di differenziamento

Cosa si intende per autorinnovamento?

Le cellule staminali sono capaci di auto-rinnovarsi, cioè rinnovare sé stesse attraverso la divisione cellulare. La capacità di auto-rinnovamento implica il fatto che almeno una delle due cellule che si originano in seguito alla divisione cellulare sarà una cellula staminale. In questo modo il serbatoio di cellule staminali resta intatto.

Infatti, in questo caso, la moltiplicazione può avvenire per divisone cellulare simmetrica o divisione cellulare asimmetrica (Figura 2).

Per divisione cellulare simmetrica si intende che da una cellula staminale si originano due cellule staminali, uguale alla cellula madre.

Per divisione cellulare asimmetrica si intende che da una cellula staminale si originano due cellule: una che avrà un destino staminale e un’altra che invece inizia un processo di differenziamento attraverso cui, passando per diversi stadi di maturazione, diventa “adulta”, ossia una cellula specializzata [2].

Cosa si intende per differenziamento?

La seconda proprietà fondamentale che contraddistingue le cellule staminali è la loro capacità di specializzarsi, di diventare cioè cellule di tessuti o di organi specifici con funzioni particolari. Questa proprietà è anche detta potenza delle cellule staminali.

cellule staminali: autorinnovamento, differenziamento.

Figura 1: proprietà fondamentali di una cellula staminali: capacità di autorinnovamento illimitato e differenziamento (nell’immagine c’è l’esempio di differenziamento in una cellula neuronale).
cellule staminali: divisione cellulare asimmetrica e simmetrica.

Figura 2: divisione cellulare simmetrica ed asimmetrica nelle cellule staminali.

Potenza delle cellule staminali

Il potenziale di differenziamento delle cellule staminali non resta costante durante lo sviluppo di un organismo (dalla nascita dello zigote alla formazione del feto e dell’adulto) (Figura 3).

I ricercatori classificano le cellule staminali anche in base alla loro potenza in[3]:

  • Totipotenti: sono presenti solo nelle prime fasi di formazione dell’embrione ed una singola cellula staminale totipotente può dare origine ad un intero organismo. Le staminali totipotenti possono formare anche tessuti extra-embrionali, come la placenta.
  • Pluripotenti: possono formare qualunque tipo di cellule, ma non possono formare un organismo intero, così come non possono generare tessuti esterni all’embrione. L’embrione, prima della formazione dei tre foglietti embrionali (ectoderma, endoderma e mesoderma… da cui origineranno i vari tessuti) è formato principalmente da cellule di questo tipo.
  • Multipotenti: conservano una certa capacità di specializzarsi, ma inferiore alle pluripotenti: possono infatti dare origine a tipi di cellule tipiche di un dato tessuto. Ad esempio, le staminali ematopoietiche sono in grado di differenziarsi solo in cellule del sangue, e non in cellule del tessuto muscolare o nervoso.
  • Uni-potenti: sebbene siano in grado di formare un unico tipo di cellule, conservano la capacità di autorinnovamento, possono quindi replicarsi all’infinito per rinnovare un tessuto. Un esempio è fornito dalle staminali della pelle.
da cellule staminali totipotenti a cellule staminali unipotenti.

Figura 3: sviluppo organismo adulto da gamete ad anziano: da cellule totipotenti a unipotenti (immagine adattata da Mitalipov and Wolf, 2009).

Cellule staminali embrionali e cellule staminali adulte

Nei mammiferi le cellule staminali si riassumono in:

– Cellule staminali embrionali, isolate dalla massa cellulare interna delle blastocisti nello sviluppo embrionale precoce.

– Cellule staminali adulte, che si trovano in vari tessuti di mammiferi pienamente sviluppati.

In un embrione in via di sviluppo, le cellule staminali hanno il compito di differenziarsi in tutte le cellule specializzate che comporranno poi l’intero organismo.

Le cellule staminali adulte sono responsabili di rigenerare le cellule che vengono perse in seguito a un danno o nella normale attività di un tessuto. La capacità di alcuni tessuti e organi dell’adulto di rinnovarsi e ripararsi a seguito di una lesione dipende in modo critico dalle cellule staminali residenti in essi. Gli studi suggeriscono che queste cellule restano nei tessuti in uno stato quiescente fino a quando gli stimoli locali non attivano la loro proliferazione, differenziamento o migrazione. Le cellule staminali, infatti, nei tessuti risiederebbero in una “nicchia”. La nicchia delle cellule staminali è un microambiente che controlla l’auto-rinnovamento e il differenziamento di queste cellule. In seguito a segnali specifici durante la lesione e la riparazione, passerebbero da uno stato quiescente ad uno stato attivo[4].

Cellule staminali adulte: dove si trovano?

Le cellule staminali adulte si trovano in molti tessuti e organi del nostro corpo [5]. In particolare, sono state osservate nel midollo osseo (dove generano ogni giorno miliardi di cellule del sangue), nel cervello (dove producono i neuroni e le cellule di supporto) e nell’intestino (dove si dividono a un ritmo impressionante, rinnovando l’intero organo circa ogni cinque giorni), nella pelle. Un altro tipo di cellule staminali adulte, le cellule staminali mesenchimali, si trovano in diverse parti del corpo e danno origine a cellule dell’osso, della cartilagine e del tessuto adiposo. Per ora non è chiaro se le cellule staminali esistano dappertutto o solo in alcuni tessuti.

Cellule staminali nella ricerca e nella medicina

Date le notevoli proprietà, le cellule staminali sono utilizzate dai ricercatori sia come mezzo di studio sia a scopo terapeutico di diverse patologie[1].

Cellule staminali e malattie del sangue

Il trattamento con le cellule staminali meglio definito e più ampiamente utilizzato è il trapianto di cellule staminali del sangue, per trattare malattie e condizioni patologiche del sangue e del sistema immunitario o per rigenerare il sistema ematopoietico dopo trattamenti per specifici tipi di cancro. Le terapie attuali a base di cellule staminali per trattare gravi leucemie possono includere il trapianto di cellule staminali del sangue. Migliaia di pazienti affetti da leucemia in tutto il mondo hanno ricevuto con successo trapianti di cellule staminali del sangue.

Cellule staminali e malattie della pelle

Buoni risultati si sono ottenuti con la terapia genica mirata alla cura dell’ Epidermolisi Bollosa (EB)[2]. Una malattia di pelle che compromette severamente la qualità della vita dei soggetti affetti. Tramite cellule staminali epidermiche geneticamente corrette, i ricercatori hanno ricreato in vivo un lembo di pelle che è stato poi trapiantato su un soggetto affetto. La terapia genica mediante la correzione delle cellule staminali epidermiche potrebbe essere l’unica terapia possibile, non solo per l’EB ma anche per altre tipologie di malattie genetiche della pelle.

Cellule staminali e malattie oculari

L’occhio contiene diversi tipi di cellule staminali che rimpiazzano costantemente le cellule specializzate le quali, con il tempo, vengono logorate o danneggiate. Holoclar[3] è un trattamento contenente cellule staminali, usato per sostituire le cellule danneggiate dell’occhio. È usato in pazienti adulti affetti da deficit di cellule staminali limbari da moderato a grave, provocato da ustioni oculari (comprese le ustioni provocate da agenti chimici). I pazienti con questa condizione non possiedono un numero sufficiente di cellule staminali limbari, che normalmente intervengono nel processo di rigenerazione della cornea.

Cellule staminali e malattie neurodegenerative

Oggi, anche diverse malattie neurodegenerative, come la malattia di Huntington (MH) ( una malattia che danneggia i neuroni spinosi medi (MSN) del cervello), è studiata tramite le cellule staminali e diversi studi stanno esaminando come le cellule staminali neurali potrebbero essere trapiantate nel cervello e generare nuovi MSN e altre cellule necessarie nel cervello.

Le cellule staminali potrebbero aiutare anche in casi di ischemia cerebrale, infarti miocardici.

Queste elencate sono solo alcune possibili applicazioni delle cellule staminali in campo terapeutico. La strada da percorrere per avere ottime terapie è ancora lunga… restano comunque una miniera d’oro su cui investire.



“Rigenerando il nostro punto di vista, riusciremo tutti a vedere oltre?”


[1] Istituto Superiore di Sanità Le cellule staminali: spunti per un’azione didattica. Ann Zeuner, Elisabetta Palio 2011

[2] Morrison SJ, Kimble J. Asymmetric and symmetric stem-cell divisions in development and cancer. Nature. 2006 Jun 29;441(7097):1068-74. doi: 10.1038/nature04956. PMID: 16810241.

[3] Kolios G, Moodley Y: Introduction to Stem Cells and Regenerative Medicine. Respiration 2013;85:3-10. doi: 10.1159/000345615

[4] Kolios G, Moodley Y: Introduction to Stem Cells and Regenerative Medicine. Respiration 2013;85:3-10. doi: 10.1159/000345615

[5] What Are Stem Cells? https://www.stanfordchildrens.org/en/default.page

[6] Cellule staminali nella medicina, https://www.eurostemcell.org/it

[7] Varki R, Sadowski S, Pfendner E, Uitto J. Epidermolysis bullosa. I. Molecular genetics of the junctional and hemidesmosomal variants. J Med Genet. 2006 Aug;43(8):641-52. doi: 10.1136/jmg.2005.039685. Epub 2006 Feb 10. PMID: 16473856; PMCID: PMC2564586; TERAPIA GENICA PER L’EPIDERMOLISI BOLLOSA Holostem.com

[8] © European Medicines Agency, 2015.

Condividi su facebook
Facebook
Condividi su linkedin
LinkedIn
Condividi su whatsapp
WhatsApp
Condividi su email
Email