Cosa determina il destino della cellule staminali

Caratteristica fondamentale delle cellule staminali è quella di moltiplicarsi in modo pressochè infinito. In particolari situazioni, una cellula staminale può invece intraprendere uno specifico percorso differenziativo, dando origine ad uno qualsiasi dei 220 tipi cellulari presenti nel corpo umano. Perché una cellula staminale intraprende una strada piuttosto che l’altra? E’ stata individuata una specifica proteina che consente alla cellula staminale di mantenere le sue capacità replicative.

A partire dal primo isolamento e coltura di cellule staminali embrionali murine, ad opera dei ricercatori inglesi Martin John Evans e Matthew Kaufman, negli ultimi trent’anni molti sforzi, scientifici e finanziari, sono stati compiuti al fine di comprendere i meccanismi regolativi di queste preziose cellule e le modalità più idonee per sfruttarne tutte le caratteristiche, a fini terapeutici.

Le cellule staminali sono presenti in tutti gli organismi pluricellulari. Loro caratteristica fondamentale è la capacità di moltiplicarsi in modo pressochè infinito attraverso la divisione cellulare (cellula pluripotente), mantenendo sempre presente una quota di questa popolazione all’interno dell’organismo.
In particolari situazioni, sotto lo stimolo di specifici mediatori cellulari, una cellula staminale può invece intraprendere uno specifico percorso differenziativo, dando origine ad uno qualsiasi dei 220 tipi cellulari presenti nel corpo umano.

Nei mammiferi vi sono essenzialmente due categorie di cellule staminali: le cellule staminali embrionali che si localizzano nella massa cellulare più interna della blastocisti, e le cellule staminali adulte che si trovano nei tessuti adulti.
Nelle primissime fasi dello sviluppo embrionale dei mammiferi, tutte le cellule sono virtualmente uguali. Infatti ogni cellula formante l’embrione è in grado di svilupparsi in qualunque linea cellulare, propria di uno dei tessuti e degli apparati formanti poi l’organismo nella sua interezza. Passate le prime fasi dell’embriogenesi tuttavia, le cellule si specializzano. Questo processo indirizza funzionalmente le cellule verso un determinato tessuto ed organo.
Negli organismi adulti, le cellule staminali prendono parte al fisiologico ricambio cellulare a livello di molti tessuti, quali la pelle, il sangue, e gli epiteli di molti organi interni. Esse rappresentano anche un potente sistema di riparazione, a disposizione del nostro organismo, nel caso di imprevisti danni micro o macroscopici, potendo rifornire di cellule specializzate un particolare distretto corporeo.

Oggi, importanti ricerche sono rivolte ad individuare le molecole necessarie ad indurre la differenziazione di una cellula staminale verso un particolare tipo cellulare: risultati in questo campo potranno portare alla cura di malattie degenerative quali il morbo di Parkinson e il diabete, oppure potranno costituire terapie elettive per l’infarto del miocardio, fino a consentire la produzione di sangue artificiale da trasfondere.

LA PROTEINA CHE BLOCCA LA CELLULA STAMINALE
All’interno di ogni tessuto sussiste un mirabile equilibrio dinamico fra la replicazione staminale, volta a mantenere intatto questo pool di cellule, e il differenziamento, volto a rinnovare specifiche cellule del nostro organismo.
Perché una cellula staminale intraprende una strada piuttosto che l’altra?

Lo studio dei meccanismi regolativi alla base delle cellule staminali si è rivelato fin dall’inizio essere molto arduo, anche perchè spesso è risultato difficile identificare e quindi isolare queste stesse cellule.
In questo senso, lo studio della spermatogenesi in Drosophila melanogaster, il comune moscerino della frutta che come modello di studio tanto ha dato e continua ad offrire alla ricerca genetica, ha rappresentato un importante passo in avanti.

La spermatogenesi è un tipico processo differenziativo, comune in moltissimi organismi viventi, in cui l’individuazione delle cellule staminali della linea germinale risulta più agevole. D. melanogaster offre inoltre la possibilità di studiare questo fenomeno in molti individui diversi.
Utilizzando particolari tecniche microscopiche, è quindi possibile monitorare la spermatogenesi in Drosophila, discriminando fra le fasi di replicazione cellulare e quelle di differenziamento.

Con queste premesse, un gruppo di ricercatori americani della Johns Hopkins University ha potuto caratterizzare uno specifico segnale locale, proprio della spermatogenesi di Drosophila, in grado di guidare il destino di una cellula staminale.

Il DNA, è solitamente rappresentato come un doppio filamento, attorcigliato su se stesso a formare una doppia elica. Tuttavia, questa è solo una delle possibili conformazioni nelle quali il DNA può trovarsi nel nucleo.
E’ noto come all’interno delle cellule vi siano specifiche proteine in grado di influenzare la forma del DNA stesso. In alcune zone il DNA può avere una struttura più compatta, mentre in altre può avere una conformazione più lassa. Laddove il DNA risulta più lineare, solitamente i geni lì localizzati sono espressi. Un filamento di DNA più compatto invece preclude l’accesso alle proteine deputate a riconoscere ed esprimere i geni contenuti in quella regione.
Il fatto che alcuni geni piuttosto che altri siano espressi, può determinare il destino e le caratteristiche funzionali di una cellula.

I ricercatori della Johns Hopkins University si sono concentrati su NURF, una delle proteine in grado di modificare la forma del DNA. In particolare, studiando cellule staminali del testicolo di Drosophila private di NURF, hanno visto come queste perdessero repentinamente le loro proprietà staminali, andando incontro ad uno specifico differenziamento.

Il passo successivo sarà quello di indagare il ruolo inibitorio del differenziamento cellulare, svolto da NURF o da proteine simili, in altri tipi di cellule staminali.

Licenza di distribuzione:

INFORMAZIONI SULLA PUBBLICAZIONE

Roberto Insolia

Responsabile account:
Roberto Insolia (Biologo)

Contatti e maggiori informazioni
Vedi altre pubblicazioni di questo utente
RSS di questo utente