staminale, cellula

staminale, cellula

staminale, cèllula locuz. sost. f. – Cellula non specializzata presente in tutti gli organismi viventi, dotata essenzialmente di due caratteristiche: a) autorinnovamento, ossia la capacità di generare una cellula indifferenziata esattamente uguale alla cellula madre attraverso numerosi cicli cellulari; b) potenza, vale a dire la capacità di differenziarsi in tipi cellulari specializzati. Si distinguono diversi stadi di potenza delle c. s.: la totipotenza è la capacità di generare tutti i tessuti embrionali ed extraembrionali, tipica delle cellule della morula; la pluripotenza è la capacità di differenziarsi in tutti i tessuti embrionali, tipica delle c. s. embrionali (ES, Embryonic stem cells) che compongono la massa cellulare interna della blastocisti, capacità che recentemente è stata riferita anche a cellule somatiche riprogrammate; la multipotenza è la capacità di differenziare in tutti i tipi cellulari di un foglietto germinativo (endoderma, mesoderma o ectoderma); l’unipotenza è la capacità di differenziarsi in un unico tipo cellulare, tipico dei progenitori. Per le c. s. neuronali e s. tumorali v. e .

Cellule staminali embrionali. − Le c. s. totipotenti derivano dall’embrione allo stadio di preblastocisti (4-8 blastomeri) e possono generare un organismo vivente. Dopo la terza divisione cellulare, le cellule iniziano a specializzarsi, divenendo pluripotenti, poiché possiedono una minore, ma non meno sorprendente, capacità differenziativa nelle varie linee cellulari. Le c. s. pluripotenti hanno un cariotipo normale, sono in grado di autorinnovarsi indefinitamente e differenziarsi spontaneamente in più tipi cellulari, secondo un processo di divisione asimmetrica. Le ES, dotate di pluripotenza, possono differenziarsi in molteplici linee cellulari sia in vitro sia in vivo e possiedono la capacità di formare, in colture tridimensionali, aggregati di cellule indifferenziate (staminali) e differenziate, rappresentative di tutti e tre i foglietti germinativi embrionali: l’endoderma, il mesoderma e l’ectoderma. Per le loro dimensioni, la capacità di differenziamento e il profilo d’espressione genica, che assomigliano a quelli dell’embrione postimpianto, queste strutture sferiche sono state chiamate corpi embrioidi e vengono impiegate come modelli di differenziamento ed espressione genica nello sviluppo precoce. L’abilità di dirigere il differenziamento delle ES alla massima efficienza verso una linea desiderata combinando specifici fattori di crescita con sistemi d’induzione cellula-cellula, consentirà in futuro (e in alcuni casi già consente) la scoperta di nuovi farmaci e la riparazione di tessuti danneggiati o malati attraverso il trapianto.

Potenzialità e limiti. – Le c. s. rivelano il loro enorme potenziale come fonte di tessuti per le terapie rigenerative. La sostituzione di un solo o di pochi tipi cellulari potrebbe rigenerare la parte di tessuto danneggiata in malattie come il morbo di Parkinson e il diabete mellito giovanile. Inoltre, la produzione standardizzata di grandi quantità di cellule umane, come i cardiomiociti e i neuroni, fornirà una possibile fonte illimitata di cellule per verificare l’efficacia di nuovi farmaci, per controllarne la tossicità e per la terapia dei trapianti. La conservazione di ES con una specifica immunocompatibilità e la manipolazione genetica di cellule per ridurre o combattere il rigetto di cellule trapiantate potrebbero costituire nuove strategie per raggiungere un completo successo nella terapia cellulare. Nonostante gli esaltanti progressi nella ricerca sulle ES umane molti lavori sono ancora necessari e troppi ostacoli rimangono da superare prima che questa tecnologia possa entrare nella pratica clinica. In particolare, le limitazioni che colpiscono le ES includono l’incapacità di produrre linee ES in condizioni di coltura completamente definite per impedire l’infezione di patogeni; di indurre il differenziamento in popolazioni cellulari che mantengono le loro caratteristiche biologiche in vivo; di purificare e isolare popolazioni cellulari omogenee; di eliminare i rischi relativi alla formazione di teratomi; di espandere e differenziare le ES umane in tempi brevi. Tutte queste limitazioni sollevano e alimentano il dibattito etico relativo alla sperimentazione delle ES facendo privilegiare quei filoni di ricerca che stanno dando da anni risultati e presentano feconde potenzialità terapeutiche: in particolare sulle staminali adulte e su quelle fetali, che sono cellule con caratteristiche intermedie e non presentano i rischi neoplastici delle embrionali. In Italia, dopo l’emanazione della l. 40/2004 e il risultato del referendum del 12 e 13 giugno 2005, che riguardava anche l’utilizzo delle c. s. embrionali nella ricerca, la posizione è chiara: le sperimentazioni delle terapie cellulari possono avvalersi soltanto del recupero di staminali adulte, cordonali ed embrionali unicamente se derivate da embrioni prodotti in soprannumero durante le procedure di fertilizzazione in vitro nelle cure contro l’infertilità. È, invece, illegale derivare nuove linee di c. s. embrionali. Il 9 marzo 2009 il presidente statunitense Barack Obama ha rimosso, con un ordine esecutivo, i limiti al finanziamento pubblico alla ricerca sulle c. s. embrionali. Cambiamenti in tal senso sono auspicabili in Italia e nell’Europa del nuovo secolo.

Cellule staminali adulte. – Una c. s. adulta (ASC, Adult stem cell) è una cellula indifferenziata che si può trovare in un tessuto o organo terminalmente differenziato; le ASC sono presenti in numero molto piccolo in ogni tessuto. Si ritiene che queste cellule risiedano in aree specifiche, dalla citoarchitettura definita, che garantiscono un microambiente controllato biochimicamente, detto nicchia, dove le ASC rimangono relativamente quiescenti fino a che non vengono riattivate da un danno o da uno stato patologico. Esse proliferano durante l’intera vita di un organismo e in vitro vanno incontro a senescenza perdendo la capacità di proliferare dopo 100-200 cicli cellulari. Il ruolo primario delle c. s. adulte è infatti quello di mantenere il normale turnover e riparare il tessuto in cui si trovano, oltre a contribuire allo sviluppo postnatale dell’individuo. I tessuti adulti per cui è stata dimostrata l’esistenza delle c. s. sono molti: per es., l’endotelio, il muscolo scheletrico, il fegato, la polpa dentale, la cornea. Soltanto negli anni Novanta del 20° sec. furono identificate c. s. nel cervello (NSC, Neural stem cells) capaci di generare i tre tipi cellulari principali dell’encefalo: neuroni, astrociti e oligodendrociti. Tipicamente le ASC sono definite multipotenti, poiché possiedono la capacità di generare tutti i tipi cellulari specializzati del tessuto d’appartenenza. Esse si dividono secondo due principali modalità: divisione simmetrica, che permette la generazione di due c. s. identiche tra loro; e divisione asimmetrica, che permette la generazione di una c. s. identica alla cellula di partenza e di una cellula progenitrice. I progenitori hanno una capacità rigenerativa inferiore a quella delle c. s. di partenza e possiedono un commitment, ossia un programma che li induce a differenziarsi in un determinato tipo cellulare. Molti esperimenti hanno recentemente dimostrato che alcune c. s. adulte, oltre a differenziarsi nei tipi cellulari specializzati derivanti dal foglietto embrionale d’appartenenza (il cosiddetto differenziamento ortodosso), possiedono la capacità di generare cellule specializzate di tessuti diversi. Questa proprietà è nota come plasticità o transdifferenziamento o differenziamento non ortodosso. Molti gruppi di ricerca stanno lavorando alla comprensione dei meccanismi responsabili della plasticità delle ASC, in modo tale da poterli controllare, cosicché le c. s. da un tessuto sano possanno essere indotte a ripopolare un tessuto danneggiato. I risultati di tali ricerche e la loro applicazione clinica sono alla base della .