Ottenute le prime cellule staminali del sangue sviluppate in laboratorio

Dopo 20 anni di tentativi, gli scienziati sono finalmente riusciti a trasformare le cellule mature in cellule ematiche primordiali in grado di rigenerare se stesse e la componente corpuscolata del sangue. I due studi, recentemente pubblicati sulla rivista Nature, offrono una speranza ai pazienti affetti da leucemia e altre patologie del sangue che necessitano di un trapianto di midollo osseo ma che purtroppo non trovano un donatore compatibile.
Laura Mosca, 06 Giugno 2017
Micron
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Biologia Molecolare

Dopo 20 anni di tentativi, gli scienziati sono finalmente riusciti a trasformare le cellule mature in cellule ematiche primordiali in grado di rigenerare se stesse e la componente corpuscolata del sangue.
Due gruppi di studiosi hanno infatti messo a punto la “ricetta” per produrre in laboratorio le cellule staminali ematopoietiche, a lungo oggetto di ricerca sia in modelli murini che in campioni umani. I due studi, recentemente pubblicati sulla rivista Nature, offrono una speranza ai pazienti affetti da leucemia e altre patologie del sangue che necessitano di un trapianto di midollo osseo ma che purtroppo non trovano un donatore compatibile. Se i risultati si tradurranno nella pratica clinica, questi pazienti potrebbero ricevere la versione sane delle proprie cellule ricreate laboratorio.
I team di ricerca sono entrambi guidati da biologi esperti nel campo delle cellule staminali. Il gruppo capitanato da George Daley del Dana-Farber Cancer Institute di Boston, ha ricreato delle cellule staminali ematopoietiche umane funzionali, anche se non perfettamente identiche a quelle che si trovano in natura. Per ottenere il differenziamento di cellule staminali pluripotenti capaci di produrre molti altri tipi di cellule a partire dall’endotelio emogenico, i ricercatori hanno sfruttato i morfogeni, particolari sostanze che, grazie al loro gradiente di densità in un tessuto, guidano lo sviluppo e l’organizzazione cellulare embrionale. Ma le cellule riprogrammate grazie a questo metodo, le cosiddette cellule staminali pluripotenti indotte (iPS), fallivano in fase di trapianto. Analizzando nello specifico i fattori trascrizionali coinvolti nel processo di trasformazione cellulare, i ricercatori di Boston ne hanno identificati sette che sono risultati sufficienti a operare la conversione delle cellule iPS in cellule staminali ematopoietiche e progenitrici del sangue in grado di trapiantare cellule B, C e della linea mieloide nel topo.
Il secondo articolo pubblicato su Nature riguarda invece il lavoro svolto dal gruppo di Shahin Rafii del Weill Cornell Medical College di New York che ha trasformato cellule mature murine in cellule staminali ematopoietiche competenti.
A differenza di Daley, il team di Rafii ha generato cellule staminali del sangue senza passare attraverso le cellule iPS. I ricercatori hanno estratto le cellule endoteliali mature che rivestono i vasi sanguigni nel topo e le hanno completamente riprogrammate inserendo all’interno del loro genoma quattro fattori di trascrizione.
In seguito hanno mantenuto queste cellule in coltura in piastre di Petri progettate per imitare l’ambiente all’interno dei vasi sanguigni umani.
Grazie ai fattori angiocrini derivati dalle nicchie vascolari presenti nelle piastre di coltura, le cellule sono andate incontro a una forte fase di auto-rinnovamento ed espansione, fino ad acquisire la capacità autorigenerativa propria delle cellule staminali ematopoietiche, nonché la possibilità di essere utilizzate nel trapianto.
Infatti, quando i ricercatori iniettarono queste cellule staminali in topi immunosoppressi mediante radiazioni, ne osservarono il completo recupero: le cellule staminali rigenerarono il sangue, incluse le cellule immunitarie, ed i topi conclusero normalmente il proprio ciclo vitale – più di un anno e mezzo in laboratorio.
Commentando le due ricerche, l’autore del secondo articolo, Rafii, ha confrontato il suo approccio con un volo aereo diretto mentre ha illustrato la procedura di Daley, che prevede il passaggio intermedio delle cellule iPS, a un volo che si avvicina alla Luna prima di raggiungere la sua destinazione finale.
Dal suo punto di vista, utilizzare il metodo più efficiente per generare le cellule staminali è fondamentale poiché ogni volta che un gene viene aggiunto a un gruppo di celle, una grande parte di esse non riesce ad incorporarlo e deve essere scartata. C’è anche il rischio che alcune cellule subiscano una mutazione dopo essere state modificate in laboratorio e potrebbero generare tumori dopo essere state impiantate nei pazienti.
Ma Daley e altri ricercatori sono convinti che il metodo che fa ricorso alle cellule iPS può essere reso più efficiente diminuendo la probabilità di crescita di tumori ed altre anomalie genetiche nelle cellule modificate, ad esempio alterando temporaneamente l’espressione genica nelle cellule iPS, piuttosto che inserendo in modo permanente i geni che codificano i fattori di trascrizione. Il vantaggio di questo metodo rispetto a quello diretto è che le cellule iPS possono essere generate da campioni prelevati dalla pelle e da altri tessuti di facile accesso, mentre il metodo di Rafii utilizza le cellule che costituiscono i vasi sanguigni, più difficili da raccogliere e da mantenere in vita in laboratorio.
Il tempo determinerà quale approccio avrà successo; certo è che i recenti progressi hanno incoraggiato i ricercatori a riprendere questo ramo di ricerca e raddoppiare gli sforzi per generare cellule staminali ematopoietiche che in futuro rappresenteranno una straordinaria opportunità per i pazienti destinati al trapianto di midollo osseo.

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