Ricerche

Una nuova ricerca all'Università Ebraica di Gerusalemme fa luce sulla pluripotenza: la capacità delle cellule staminali embrionali di rinnovarsi indefinitamente e differenziarsi in tutti i tipi di cellule mature.

Risolvere questo problema, che è una sfida importante nella biologia moderna, potrebbe accelerare l'utilizzo di cellule staminali embrionali nella terapia cellulare e nella medicina rigenerativa.

I ricercatori sulle cellule staminali, lo studente Shai Melcer (a sinistra) e il Dott. Eran Meshorer della Hebrew University di Gerusalemme. Credit: Eran Meshorer

Se gli scienziati fossero in grado di replicare i meccanismi che rendono possibile la pluripotenza, potrebbero creare in laboratorio cellule da impiantare negli esseri umani per curare le malattie caratterizzate da morte cellulare, come l'Alzheimer, il Parkinson, il diabete e altre malattie degenerative.

Per far luce su questi processi, i ricercatori del laboratorio del Dr. Eran Meshorer, del Dipartimento di Genetica all'Institute of Life Sciences Alexander Silberman dell'Università Ebraica, stanno combinando approcci molecolari, microscopici e genomica. Il gruppo di Meshorer si sta concentrando su percorsi epigenetici (che provocano cambiamenti biologici, senza un corrispondente cambiamento nella sequenza del DNA) specifici delle cellule staminali embrionali.

La base molecolare dei meccanismi epigenetici è la cromatina, che è composta dal DNA di una cellula e da proteine strutturali e di regolazione. Nella ricerca innovativa eseguita da Shai Melcer, un dottorando nel laboratorio di Meshorer, sono stati esaminati i meccanismi che sostengono una conformazione "aperta" della cromatina nelle cellule staminali embrionali. I ricercatori hanno scoperto che la cromatina è meno condensata nelle cellule staminali embrionali, consentendo loro la flessibilità o "plasticità funzionale" di trasformarsi in qualsiasi tipo di cellula.

Un modello distinto di modificazioni chimiche di proteine strutturali della cromatina (denominata acetilazione e metilazione degli istoni) consente una configurazione più allentata della cromatina nelle cellule staminali embrionali. Durante le prime fasi della differenziazione, questo modello cambia per facilitare la compattazione della cromatina. Ma ancor più interessante, gli autori hanno trovato che anche una proteina lamina nucleare, la lamina A, fa parte del segreto. In tutti i tipi di cellule differenziate, la lamina A lega i domini compatti di cromatina e li ancora alla membrana nucleare della cellula. La lamina A è assente dalle cellule staminali embrionali, e questo può consentire uno stato più libero e più dinamico della cromatina nel nucleo della cellula.

Gli autori ritengono che la plasticità della cromatina equivalga alla plasticità funzionale, perché la cromatina è costituita da DNA che comprende tutti i geni e i codici di tutte le proteine di ogni cellula vivente. Capire i meccanismi che regolano la funzione della cromatina consentirà manipolazioni intelligenti di cellule staminali embrionali in futuro. "Se potessimo applicare questa nuova comprensione dei meccanismi che danno alle cellule staminali embrionali la loro plasticità, allora potremmo aumentare o diminuire la dinamica delle proteine che legano il DNA e quindi aumentare o diminuire il potenziale di differenziazione delle cellule", conclude il dottor Meshorer. "Questo potrebbe accelerare l'utilizzo di cellule staminali embrionali nella terapia cellulare e nella medicina rigenerativa, consentendo la creazione di cellule in laboratorio da impiantare in esseri umani per curare le malattie caratterizzate da morte cellulare, come l'Alzheimer, il Parkinson, il diabete e altre malattie degenerative".

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Fonte: Materiale della Hebrew University of Jerusalem, via AlphaGalileo.

Riferimento: Shai Melcer, Hadas Hezroni, Eyal Rand, Malka Nissim-Rafinia, Arthur Skoultchi, Colin L. Stewart, Michael Bustin, Eran Meshorer. Histone modifications and lamin A regulate chromatin protein dynamics in early embryonic stem cell differentiation. Nature Communications, 2012; 3: 910 DOI: 10.1038/ncomms1915.

Pubblicato in ScienceDaily il 18 Luglio 2012 - Traduzione di Franco Pellizzari.

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