LE CELLULE STAMINALI E LE LESIONI DEL MIDOLLO SPINALE – Cosa sono le cellule staminali e perché sono interessanti
Guido Fumagalli e Ilaria Decimo
Dipartimento di Diagnostica e Sanità Pubblica Università di Verona
Cosa sono le cellule staminali e perché sono interessanti
Finisce l’inverno e i rami dell’albero sono secchi e nudi. Ma con il disgelo e il tepore della primavera ecco che il ramo si riempie di piccole foglioline, poi di fiori colorati; tutta la chioma arborea diventa imponente e i fiori lasciano il posto ai frutti che crescono, cadono sul terreno seguiti dopo
qualche mese dalle foglie. L’albero ritorna ad essere secco e spoglio ma alla prossima primavera tutto riparte.
Questo processo così naturale è in realtà di una complessità enorme. Nel ramo secco che ha resistito al freddo e alla neve dell’inverno sono rimaste “addormentate” alcune cellule che, svegliandosi al sole della primavera, si moltiplicano per poi tramutarsi in tante cellule diverse che formeranno petali, pistilli, foglie, baccelli, semi e via dicendo. Ma queste cellule che in primavera si risvegliano sanno anche che alcune di loro devono “rima- nere a dormire” per essere pronte a far ri orire il ramo anche la prossima primavera. Le cellule che ogni anno in primavera disegnano e colorano il risveglio della natura si chiamano staminali (Figura 1).
Il mondo vegetale è pieno di cellule staminali; così pieno che da una talea possiamo far crescere l’intera pianta! Questa proprietà è meno sviluppata ma pur sempre presente anche nel mondo animale. Le cellule staminali degli animali sono presenti in tanti tessuti e organi del corpo; esse sono in grado di produrre nuove cellule che andranno a rimpiazzare quelle morte ma, allo stesso tempo, non si dimenticano di mantenere una quota di ri- serva. Questo processo si chiama “autorinnovamento”. In pratica una cel- lula staminale è capace di moltiplicarsi generando due cellule che hanno destino diverso: una rimane “staminale”, l’altra ha il compito di formare le cellule specializzate tipiche di ciascun organo (questo processo di cam- biamento a cellula “specializzata” si chiama differenziamento). La cellula staminale rimane allo stadio iniziale (detto: stato indifferenziato) pronta per moltiplicarsi nuovamente secondo lo stesso principio di “autorinnova- mento”. La gura 1 mostra in modo schematico come si forma la “riserva” di cellule staminali e come, proliferando e poi differenziandosi, le cellule portano alla formazione dei diversi organi. Notare come le cellule “di ri- serva” possono intraprendere la via del differenziamento in un momento successivo. In questo modo gli organi possono rigenerarsi nel corso della vita.
Le cellule staminali che troviamo negli animali dopo la nascita sono un po’ più “istruite” di quelle del mondo vegetale. Nella leggenda biblica dalla costola di Adamo nasce un intero essere, Eva; nella realtà dalle cellule staminali della costola di un normale individuo adulto può nascere solo nuovo osso, da quelle del muscolo nuovo muscolo e via dicendo. La situa- zione è però diversa prima della nascita, dove le cellule staminali possono
essere “meno istruite” e quindi differenziarsi in tanti tipi di cellule diverse. Questa proprietà di generare cellule che vanno incontro a differenziamento in più linee cellulari è chiamata “potenza”.
Le più potenti di tutte (dette totipotenti) sono le cellule in grado di formare un individuo completo: si tratta quindi degli zigoti, cioè cellula uovo e spermatozoo (Figura 2A), nonché il prodotto della loro fusione che si è moltiplicato due-tre volte. Dopo queste moltiplicazioni iniziali, il grap- polino di cellule che formerà il futuro individuo (che per la forma viene
chiamato “morula” Figura 2B) comincerà a cambiare aspetto e diventa una ciste (blastocisti, Figura 2C); le cellule della parete della cisti forme- ranno la parte embrionale della placenta mentre le rimanenti rimangono in un grappolo all’interno della cisti e sono dette pluripotenti perché possono formare tutte le cellule dell’individuo ma non la sua placenta. Con il pro- cedere delle moltiplicazioni il grappoletto di cellule diventa sempre più “condizionato” e, attaccato alla sua placenta embrionale, si organizza in tre foglietti in cui le cellule sono destinate a formare organi e tessuti diver- si, cioè la prima bozza dell’embrione (Figura 2D). Dal foglietto esterno (chiamato ectoderma) si formeranno principalmente la pelle e il cervello, da quello interno (chiamato endoderma) nascono molte cellule di diversi organi interni (intestino, polmoni, vescica, fegato, pancreas, ecc.) mentre dall’intermedio (mesoderma) nascono vasi, muscoli, ossa, ecc. Le cellule staminali di ciascuno dei foglietti sono classi cate come multipotenti, in quanto ciascuna cellula potrà produrre le tante e diverse cellule che for- mano i diversi organi che derivano dal quel foglietto embrionale, ma non quelle che originano da altri foglietti. In pratica dalle cellule staminali del mesoderma (dette “mesenchimali”) si possono formare ossa, muscoli, ten- dini ma non neuroni (vedi anche Figura 3).
I dati sulle capacità di proliferare e di differenziarsi indicano che le cellule staminali embrionali sono meno “condizionate”; più esse sono precoci più è possibile farle crescere in abbondanza in laboratorio ed è anche relativa- mente semplice farle differenziare in speci che linee. Le cellule staminali embrionali sono quindi potenzialmente utili per trapianti terapeutici e per poter fare studi accurati su cellule umane e sulle tappe che regolano il dif- ferenziamento, eventi ancora abbastanza oscuri e che quindi necessitano di grande impegno in ricerca. Allo stesso tempo il loro prelievo è eticamente problematico e la diatriba sul possibile utilizzo degli embrioni extranume- rari prodotti da interventi di fertilizzazione “in vitro” (cioè fuori dal corpo) mette a contrasto fra loro princìpi etici e necessità di conoscenza.
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