Un nuovo processo di separazione, che dipende da una differenza fisica facilmente distinguibile nelle forze di adesione tra le cellule, potrebbe aiutare ad espandere la produzione di cellule staminali generate attraverso la riprogrammazione delle cellule.

Facilitando una nuova ricerca, il processo di separazione potrebbe portare anche miglioramenti nella tecnica di riprogrammazione stessa ed aiutare gli scienziati a modellare i processi di alcune malattie, compreso l'Alzheimer.

L'immagine mostra delle cellule di fibroblasti umani adulti con proteine intracellulari coinvolte nell'adesione di queste cellule a una matrice extracellulare. Il viola segna le fibre di stress actina in una cellula e il verde rappresenta una proteina vinculin di adesione focale, che insieme contribuiscono a determinare con quanta forza queste cellule aderiscono alla superficie della matrice. Il blu è il nucleo di una cellula.Questi fibroblasti sono convertiti in cellule staminali pluripotenti indotte attraverso un processo di riprogrammazione durante il quale avviene la ristrutturazione delle proteine di adesione. (Credit: Image courtesy of Ankur Singh)

La tecnica di riprogrammazione permette ad una piccola percentuale di cellule - spesso prese dalla pelle o dal sangue - di diventare cellule staminali pluripotenti indotte umane (hiPSCs), in grado di produrre una vasta gamma di altri tipi di cellule.

 

Usando cellule prelevate dal corpo stesso di un paziente, la tecnica di riprogrammazione un giorno potrebbe consentire terapie rigenerative che potrebbero, ad esempio, fornire nuove cellule cardiache per il trattamento di disturbi cardiovascolari o nuovi neuroni nel trattamento dell'Alzheimer e del Parkinson.

Ma la tecnica di riprogrammazione cellulare è inefficiente, genera miscele in cui le cellule interessate costituiscono solo una piccola percentuale del volume totale.Separare le cellule staminali pluripotenti attualmente richiede molto tempo e un livello di abilità che insieme potrebbero limitare l'uso della tecnica - e tenere al palo le terapie potenziali.

Per affrontare il problema, i ricercatori del Georgia Institute of Technology hanno dimostrato un processo regolabile che separa le cellule in base al loro grado di adesione ad un substrato all'interno di un minuscolo dispositivo microfluidico.

Le proprietà di adesione dei hiPSCs differiscono notevolmente da quelle delle cellule con cui vengono miscelate, permettendo alle cellule potenzialmente terapeutiche di essere separate fino al 99 percento di purezza.

Il processo di separazione ad alto rendimento, che richiede meno di 10 minuti per essere eseguito, non si basa su tecnologie di etichettatura come gli anticorpi.Perché permette la separazione di colonie intere di cellule ed evita di danneggiarle, consentendo un tasso di sopravvivenza delle cellule superiore all'80 per cento. Le cellule risultanti mantengono normali profili di trascrizione, il potenziale di differenziazione e il cariotipo.

"Il principio della separazione si basa sul fenomeno fisico della forza di adesione, che è controllata dalla biologia sottostante", scrive Andrés García, ricercatore principale dello studio e professore alla Woodruff School of Mechanical Engineering e al Petit Institute for Bioengineering and Bioscience del Georgia Tech. "Questo è una piattaforma tecnologica molto potente, perché è facile da implementare e facile da aumentare progressivamente".

Il processo di separazione è stato descritto il 7 Aprile online su Nature Methods.La ricerca è stata finanziata dal National Institutes of Health (NIH) e la National Science Foundation (NSF), integrati da fondi dell'American Recovery and Reinvestment Act (ARRA).

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Fonte: Georgia Institute of Technology. Articolo originale scritto da John Toon.

Riferimento: Ankur Singh, Shalu Suri, Ted Lee, Jamie M Chilton, Marissa T Cooke, Weiqiang Chen, Jianping Fu, Steven L Stice, Hang Lu, Todd C McDevitt, Andrés J García. Adhesion strength–based, label-free isolation of human pluripotent stem cells. Nature Methods, 2013; DOI: 10.1038/nmeth.2437.

Pubblicato in Science Daily il 7 Aprile 2013 - Traduzione di Franco Pellizzari.

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