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COSA SONO LE CELLULE STAMINALI

Le cellule staminali sono cellule immature non specializzate, in grado di dare origine a cellule mature di uno o più tessuti diversi.
A seconda dello stadio di sviluppo e della potenzialitè differenziativa si distinguono in Cellule staminali embrionali e adulte:

1. Cellule staminali embrionali
fisiologicamente sono rappresentate dall'ovocellula fecondata e dalle cellule derivate da questa per successive duplicazioni, nei primi giorni della vita embrionale. Col susseguirsi delle duplicazioni le c.s. vanno incontro ad una progressiva riduzione della potenzialitè differenziativa e si distinguono in:
- totipotenti, in grado cioè di produrre qualsiasi tipo di cellula matura e ditessuto;
- pluripotenti, capaci di produrre molti tipi diversi di cellule mature e di tessuti, ma non tutti. Danno origine alle c.s. adulte.
2. Cellule staminali adulte
possono essere:
- multipotenti, la loro capacità differenziativa è ulteriormente diminuita e danno origine alle diverse cellule mature di uno specifico tessuto (per es. le c.s. emopoietiche che producono i globuli rossi, bianchi e piastrine), o di diversi tessuti (per es. le c.s. mesenchimali);
- unipotenti,possono dar luogo solo ad uno specifico tipo di cellula matura, es.: c.s. del limbo corneale.

RELATIVAMENTE ALLE FONTI DI RACCOLTA LE CELLULE STAMINALI SONO DISTINTE IN:

A) EMBRIONALI

Possono essere ottenute da una cellula-uovo fecondata in vitro, dopo qualche giorno di coltura, nella fase di morula o di blastocisti (v. avanti). Oppure possono essere prodotte da una cellulauovo non fecondata privata del suo nucleo, che viene sostituito con quello di una cellula somatica adulta. Si possono ottenere così cellule staminali embrionali autologhe, dotate dello stesso patrimonio genetico del donatore/paziente, che potrebbero essere trapiantate senza rischio di rigetto.
B) FETALI

Possono essere ricavate da aborti naturali. Sono c.s. presenti nel feto, a partire dunque dall'ottava settimana dopo la fecondazione. Sono in parte c.s. pluripotenti, in parte c.s. multipotenti, oligopotenti e unipotenti. È in fase di studio la possibilità di un loro impiego clinico.
C) DA SANGUE CORDONALE E PLACENTARE

Sono c.s. adulte, multipotenti di due tipi: c.s. ematopoietiche e c.s. mesenchimali. Vengono prelevate dal cordone ombelicale dopo il parto. Si conservano in banche anche per decenni a disposizione dei pazienti ematologici che necessitano del trapianto di C.S.E.
D) DA ADULTO

Sono c.s. multi, oligo e unipotenti, tessuto specifiche. Provvedono alla sostituzione continua delle cellule di tutti i tessuti dell’organismo, al mantenimento dei tessuti e alla loro riparazione dopo un danno. Fino ad oggi sono state utilizzate quasi esclusivamente le c.s. emopoietiche ottenute dal midollo osseo o dal sangue periferico, per scopo di trapianto. Il midollo osseo contiene anche un secondo tipo di c.s. adulte, le c.s. mesenchimali. Recenti studi hanno dimostrato che le c.s. emopoietiche e le mesenchimali, in particolari condizioni, sono in grado di differenziarsi in cellule con differenti specificità tessutali (transdifferenziazione o plasticità).

LE CELLULE STAMINALI

Cellula staminale è un termine utilizzato per definire una cellula indifferenziata, in grado di dividersi per periodi indefiniti per autoriprodursi e dare origine ai numerosi tipi di cellule specializzate e ai tessuti che eseguono specifiche funzioni dell'organismo, (esempio: cellule cerebrali, cellule muscolari o cellule del sangue).

La cellula staminale fondamentale nello sviluppo embrionale umano è l'uovo fecondato (zigote), che consiste appunto in un'unica cellula dotata di tutte le istruzioni e capacitè per dare origine a qualunque tipo di cellula e di tessuto del corpo.
L'uovo fecondato è dunque una cellula staminale totipotente, cioè il suo potenziale differenziativo è totale.
Nelle prime ore che seguono la fecondazione, questa cellula, circondata da una membrana protettiva (zona pellucida),comincia a riprodursi per divisione mitotica, dando origine all'embrione. Questo è costituito, nei primi 3-4 giorni, da una formazione sferica di 8-16 cellule o blastomeri (morula) che, nei 2-3 giorni successivi, perde la zona pellucida, si riveste del trofoectoderma, evolve in blastocisti (con 32 o più blastomeri) e si impianta nella parete uterina.
Nella blastocisti, all’interno del trofoectoderma, il liquido acquoso prodotto dalle cellule forma una cavità (blastocele) e sospinge alla periferia i blastomeri compattandoli in una massa detta "massa cellulare interna".
Fino allo stadio di morula a 8 blastomeri, le cellule dell'embrione sono tutte c.s. totipotenti e ognuna di esse, se isolata, può generare un individuo completo geneticamente identico a quello prodotto dalle altre cellule, ossia un gemello monozigote.
A partire dallo stadio di morula a 16 blastomeri, le c.s. embrionali tendono, in proporzione crescente, a perdere la totipotenza divenendo c.s. pluripotenti, capaci cioè di dare origine a molti tipi diversi di cellule tessutali specializzate, ma non a tutti.

Dopo 10-14 giorni dalla fecondazione, con la formazione della gastrula e la comparsa della linea o stria neurale primitiva, le c.s. dell'embrione sono praticamente tutte pluripotenti e la suddivisione gemellare non è più possibile, se non in situazioni patologiche.
Ognuna delle c.s. è indirizzata verso una via differenziativi specifica, passando per uno dei tre strati germinativi (ectoderma, mesoderma, endoderma) che costituiscono l'embrione in questa fase dello sviluppo, o avviandosi verso la gametogenesi per dare origine a spermatozoi e ad ovociti.
Le cellule di ciascuno strato germinativo avranno destini differenziativi diversi e daranno origine alle c.s. multipotenti specifiche dei vari tessuti del corpo umano.
Ogni c.s. multipotente ha una capacitè differenziativi limitata alle cellule di uno o di pochi tessuti differenti e deve garantire per tutta la vita la rigenerazione continua delle cellule mature del tessuto (o dei tessuti) di sua pertinenza e la sua auto-riproduzione.
Queste cellule compaiono dunque durante la vita embrionale ma poichè persistono nei tessuti per tutta la vita, vengono anche denominate "cellule staminali adulte".
Una delle c.s. multipotenti meglio caratterizzate e più utilizzate è la cellula staminale emopoietica.

LE CELLULE STAMINALI EMOPOIETICHE

Il midollo osseo

Il sangue umano contiene una grande varietà di cellule, ognuna delle quali ha una funzione vitale da svolgere. I globuli rossi (o eritrociti) trasportano in tutto il corpo l'ossigeno, le piastrine bloccano le emorragie promuovendo la coagulazione del sangue, i globuli bianchi (leucociti) sono gli elementi costitutivi del sistema immunitario, che protegge l'individuo dall'azione di tessuti estranei, virus e vari microrganismi. Tutte queste cellule originano da un'unica categoria di cellule capostipiti, le cellule staminali emopoietiche, la cui sede primaria è il midollo osseo.

Esse sono piuttosto scarse ma, oltre a possedere un'enorme attività proliferativa, differenziativa e maturativa, sono in grado di replicarsi o autoriprodursi mantenendo il loro numero invariato durante tutta la vita.
Nell'embrione umano le cellule staminali del sistema emopoietico compaiono per la prima volta nel sacco vitellino e a mano a mano che lo sviluppo procede, migrano nel fegato. È in questo organo che, durante la vita fetale, vengono prodotte le cellule del sangue, mentre poco dopo la nascita l'ematopoiesi diviene compito esclusivo del midollo osseo.
Le fasi di quiescenza e maturazione delle cellule staminali sono regolate dal microambiente del midollo osseo, sul quale intervengono complessi meccanismi e dall'azione bilanciata di numerosi fattori di crescita che stimolano o inibiscono la maturazione cellulare.
Sapere come una cellula staminale "decida" di dividersi o di differenziarsi rimane una questione irrisolta della fisiologia di queste cellule.
Un danno alle cellule staminali emopoietiche (per esempio in seguito a chemioterapia o irradiazione o malattia) può rendere inefficiente il sistema emopoietico: una terapia molto efficace è il trapianto di midollo osseo.

Il sangue del cordone ombelicale

È un'altra fonte importante di cellule staminali emopoietiche: da oltre due decenni i ricercatori hanno scoperto che esso contiene le stesse cellule staminali del midollo osseo.

LE CELLULE STAMINALI MESENCHIMALI

Le cellule staminali mesenchimali (MSC) sono cellule staminali adulte inizialmente ottenute e caratterizzate dal midollo osseo ma presenti e ottenibili anche da molti altri tessuti, come il grasso, il sangue di cordone ombelicale, i tessuti linfatici come milza, timo, linfonodi. Le MSC sono in grado di differenziarsi in vitro (cioè in determinate condizioni di coltura sterile in laboratorio) ed in vivo (nell'animale da esperimento e nell'uomo) in tessuti tra loro molto diversi per origine embrionale e funzione (tessuto adiposo, osseo, cartilagineo, tendineo, muscolare scheletrico e cardiaco, neuroni, cellule epatiche o polmonari, ecc.).
Le MSC hanno quindi una pluripotenzialitè che ricorda quella delle cellule staminali embrionali, senza tuttavia le implicazioni etiche sottese a queste ultime.
Le MSC possono migrare in siti molto diversi da quelli di origine e partecipano ai fenomeni di rigenerazione tissutale, suggerendo enormi potenzialità applicative nell'ambito di diverse malattie degenerative, traumatiche, congenite e neoplastiche, in quella che viene definita Medicina Rigenerativa.
Le MSC sono in grado di ridurre e controllare le manifestazioni cliniche della malattia del trapianto verso l'ospite (graft-versus-host disease, GvHD) dopo il trapianto di midollo osseo da donatore.
Le potenzialità applicative delle MSC nell'ambito delle patologie autoimmunitarie appaiono veramente molto promettenti.
Recentemente sono state individuate nella gelatina del cordone ombelicale delle cellule staminali mesenchimali primitive rispetto alle MSC del midollo osseo e del sangue cordonale. Queste cellule, dette Wharton’s jelly cells (WJC), hanno maggiore capacità differenziativa, proliferativa e immunomodulante delle MSC midollari e del sangue cordonale.

LE CELLULE STAMINALI DEL LIQUIDO AMNIOTICO

Queste cellule vengono prelevate dal liquido amniotico che viene scartato nelle amniocentesi.
Queste sembrano possedere caratteristiche simili a quelle delle MSC primitive e dimostrano simili capacità rigenerative.
Questa scoperta apre una strada tutta da esplorare, ma eticamente sostenibile in quanto non necessita di creare o distruggere embrioni per utilizzarli a scopo di ricerca scientifica.