Scientists are studying how antibodies can best protect the healthy tissue of leukemia patients.

Stem-cell therapy: un aiuto dalle cellule staminali

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Cellule staminali
Cellule staminali

Con stem-cell therapy si indicano quelle terapie che fanno uso delle cellule staminali. Le cellule staminali sono cellule indifferenziate, cioè che non hanno le caratteristiche morfologiche e fisiologiche di cellule adulte (ad esempio, una cellula dell’epidermide è diversa da una cellula nervosa proprio perché è andata incontro ad un processo di differenziamento) e sono in grado di proliferare per dare origine sia ad altre cellule staminali sia a cellule più differenziate che prendono il nome di progenitori.

Si distinguono:

  • Cellule staminali embrionali: prelevate da embrioni di cinque giorni allo stadio di blastocisti;
  • Cellule staminali fetali: prelevate ad uno stadio di sviluppo embrionale più avanzato;
  • Cellule staminali amniotiche: sono presenti nel liquido amniotico;
  • Cellule staminali adulte: un pool di cellule staminali è presente in tutti gli organi perché questo consente di riparare un tessuto danneggiato o effettuare un turnover cellulare.

Un esempio è dato dal midollo osseo dove sono presenti le cellule staminali ematopoietiche, che danno origine alle cellule del sangue e del sistema immunitario, suddivise  in tre popolazioni: LT-HSC (Long Term Hematopoietic Stem Cells) che danno origine alle ST-HSC (Short Term Hematopoietic Stem Cells) che a loro volta generano le NR-MP (Non self Renewing Multipotent Progenitor) da cui derivano cellule più differenziate che sono il progenitore mieloide (da cui gli eritrociti, i megacariociti, i  granulociti e i monociti) e il progenitore linfoide (da cui i linfociti B e T e le cellule NK).

Inoltre, in base alla loro potenzialità differenziativa, possiamo classificare le cellule staminali in:

  • Totipotenti: possono dare origine tutti i tipi cellulari presenti nell’organismo (sono presenti in embrioni nei primissimi stadi di sviluppo);
  • Pluripotenti: possono generare quasi tutti i tipi cellulari (sono presenti in embrioni in uno stadio di sviluppo più avanzato, in cui si sono già formati i tre foglietti embrionali);
  • Multipotenti: possono dare origine a differenti tipi cellulari strettamente correlati (es. cellule staminali ematopoietiche);
  • Unipotenti: possono generare un solo tipo cellulare (ne sono un esempio le cellule staminali presenti nello strato basale dell’epidermide che possono differenziarsi solamente in cheratinociti).
Retina
Struttura della retina

Come già anticipato all’inizio dell’articolo, le cellule staminali possono essere utilizzate per la cura di alcune patologie. Risultati promettenti derivano da studi che riguardano l’uso di cellule staminali per la cura di malattie degenerative a carico della retina, come la degenerazione maculare [1]. La retina è la struttura più complessa presente nell’occhio ed è composta da diversi tipi cellulari, tra cui i coni e i bastoncelli che sono sensibili alla luce, infatti sono detti fotorecettori. In studi condotti in anfibi e pesci [2] sono state attenzionate le cellule gliali di Muller che sono presenti nella retina e che potrebbero fungere da cellule staminali endogene e quindi differenziarsi nei diversi tipi cellulari della retina. Studi di questo tipo sui mammiferi sono ancora pochi, allora l’attenzione dei ricercatori negli ultimi anni si è maggiormente concentrata sull’uso delle iPS (induced plutipotent stem cell).

Le cellule staminali pluripotenti indotte sono state prodotte per la prima volta dal team di ricerca del professore Shin’ya Yamanaka dell’Università di Kyoto, insignito del Premio Nobel per la Medicina e la Fisiologia nel 2012, insieme al biologo inglese John Gurdon. Yamanaka e Kazutoshi Takahashi, lavorando con fibroblasti di topo, si accorsero che sono sufficienti quattro proteine (fattori di trascrizione) per far sì che una cellula differenziata possa acquisire le caratteristiche di una cellula staminale poi in grado di differenziarsi in un altro tipo cellulare: Oct-3/4, Sox2, c-Myc, e Klf4 [3]. Dopo ulteriori studi condotti sui topi [4], il team di ricerca del professor Shinya Yamanaka e quello del dottor James Thomson dell’Università del Wisconsin, sono riusciti a produrre iPS umane, lavorando in modo indipendente [5] [6].

ips-cells
iPS cells

Le ricerche sulle iPS sono iniziate nel 2006 e una loro prima applicazione terapeutica risale al 2013 [7]: una donna di settantasette anni ed un uomo di sessantotto anni, entrambi affetti da vasculopatia coroideale polipoide, sono stati sottoposti al trapianto dell’epitelio pigmentato della retina ottenuto da cellule iPS, a loro volta ottenute da fibroblasti dello stesso paziente.

Questo è solo un esempio di come le cellule staminali abbiano un enorme potenziale terapeutico. Inoltre, esse sono di grande utilità nel campo della ricerca, soprattutto per quanto riguarda le malattie neurodegenerative come Parkinson e Alzheimer. In Italia la legge 40/2004, cioè quella che contiene le «Norme in materia di procreazione medicalmente assistita», vieta la derivazione di cellule staminali da embrioni umani, anche se gli embrioni in questione sono quelli che presentano delle anomalie e che pertanto non vengono impiantati e finiscono per essere crioconservati per un periodo indefinito. Il bigottismo che mostra il nostro Paese sulle tematiche bioetiche danneggia la già martoriata ricerca italiana: non è un caso che la maggior parte dei ricercatori nostrani che ottengono ottimi risultati in studi sulle cellule staminali lavorino all’estero.

Ai ricercatori rimasti in patria non rimane che acquistare da altri Paesi cellule staminali embrionali umane già derivate, visto l’impossibilità di lavorare direttamente con gli embrioni soprannumerari. Era prevedibile che, in una Nazione con un’impronta religiosa ancora forte come l’Italia, l’uso delle cellule staminali embrionali avrebbe incontrato numerosi ostacoli, sollevando numerosi dubbi di carattere etico.

Nell’attesa e nella speranza che la legge 40 venga opportunamente modificata, gli studi sulle iPS potrebbero in parte aiutare ad aggirare questo ostacolo, perché è ormai indubbio che le terapie basate sulle staminali appartengano ad un futuro molto vicino.  

 

Shin'ya Yamanaka (1962) è un medico giapponese, professore all'Università di Kyoto, specializzato sulle cellule staminali pluripotenti indotte e biologia dello sviluppo
Shin’ya Yamanaka (1962) è un medico giapponese, professore all’Università di Kyoto, specializzato sulle cellule staminali pluripotenti indotte e biologia dello sviluppo

 

 

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

[1] Regeneration of the retina: toward stem cell therapy for degenerative retinal diseases. Sohee Jeon, Il-Hoan Oh. BMB Rep. 2015 Apr; 48(4): 193–199.

[2] Late-stage neuronal progenitors in the retina are radial Müller glia that function as retinal stem cells. Bernardos RL, Barthel LK, Meyers JR, Raymond PA J Neurosci. (2007);27:7028–7040.

[3] Induction of Pluripotent Stem Cells from Mouse Embryonic and Adult Fibroblast Cultures by Defined Factors. Kazutoshi Takahashi, Shinya Yamanaka. DOI 10.1016/j.cell.2006.07.024

[4] Generation of germline-competent induced pluripotent stem cells. K. Okita, T. Ichisaka; S. Yamanaka. Nature, vol. 448, nº 7151, luglio 2007, pp. 313-7.

[5] Induction of Pluripotent Stem Cells from Adult Human Fibroblasts by Defined Factors. Kazutoshi Takahashi, Koji Tanabe, Mari Ohnuki, Megumi Narita, Tomoko Ichisaka, Kiichiro Tomoda, Shinya Yamanaka. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2007.11.019

[6] Induced Pluripotent Stem Cell Lines Derived from Human Somatic Cells. Junying Yu, Maxim A. Vodyanik, Kim Smuga-Otto, James A. Thomson et al. Science  21 Dec 2007: Vol. 318, Issue 5858, pp. 1917-1920 DOI: 10.1126/science.1151526

[7] Autologous Induced Stem-Cell-Derived Retinal Cells for Macular Degeneration. Mandai M, Watanabe A, Kurimoto Y, et al. N Engl J Med. 2017 Mar 16;376(11):1038-1046.

 

 

APPROFONDIMENTI

  1. http://www.closerlookatstemcells.org/stem-cells-and-medicine/nine-things-to-know-about-stem-cell-treatments
  2. http://www.corriere.it/cronache/16_marzo_21/embrioni-malati-la-ricerca-consulta-decidera-se-divieto-legittimo-ba09e028-ef89-11e5-9957-88f22239b898.shtml?refresh_ce-cp
  3. http://www.corriere.it/salute/15_novembre_11/fecondazione-non-reato-selezione-embrioni-se-malati-db906af6-8872-11e5-a995-c9048b83b4c2.shtml

 


 

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About Deborah Crifò

COLLABORATRICE | Nata nel Dicembre del 1991, da ragazzina sognava di diventare un'archeologa. Per questo, fu ben lieta di iscriversi al Liceo Classico "Gorgia" di Lentini (SR) per studiare latino e greco. Ma questa scelta, della quale non si è mai pentita, l'ha portata in realtà ad appassionarsi alle scienze, in particolar modo alla Fisica ed alla Biologia. Oggi è laureata in Scienze Biologiche e frequenta il corso di laurea specialistica in Biologia Cellulare e Molecolare presso l'Università degli Studi di Catania.

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