Staminali embrionali prodotte in organismi viventi adulti

12 September 2013

Un team del Centro Nazionale Spagnolo di Ricerca sul Cancro (CNIO) è riuscito per la prima volta a produrre cellule adulte da un organismo vivente, che mostrano caratteristiche di cellule staminali embrionali.

I ricercatori hanno anche scoperto che queste cellule staminali embrionali, ottenute direttamente dall'interno dell'organismo, hanno una capacità maggiore di differenziarsi rispetto a quelle ottenute mediante coltura in vitro. In particolare, esse hanno le caratteristiche delle cellule totipotenti: uno stato primitivo mai ottenuto in laboratorio.

Lo studio, effettuato al CNIO, era guidata da Manuel Serrano, direttore del Programma di Oncologia Molecolare e capo del Laboratorio di Soppressione Tumorale, ed è stato finanziato dal team di Manuel Manzanares del Centro Nazionale Spagnolo di Ricerca Cardiovascolare (CNIC).

Le cellule staminali embrionali sono l'obiettivo principale della medicina rigenerativa futura. Esse sono le uniche in grado di generare qualsiasi tipo di cellula dai centinaia di tipi di cellule che costituiscono un organismo adulto; quindi sono il primo passo per curare malattie come l'Alzheimer, il Parkinson o il diabete. Tuttavia, questo tipo di cellula ha una vita molto breve, limitata ai primi giorni di sviluppo embrionale, e non esistono da nessuna parte di un organismo adulto.

Uno dei più grandi successi nella ricerca biomedica recente è stato nel 2006, quando Shinya Yamanaka è riuscito a creare cellule staminali embrionali (cellule staminali pluripotenti indotte, in vitro - iPSC in vitro) in laboratorio da cellule adulte, attraverso un cocktail di soli quattro geni. La scoperta di Yamanaka, che gli è valso il Premio Nobel per la Medicina nel 2012, ha aperto un nuovo orizzonte nel campo della medicina rigenerativa.

I ricercatori del CNIO hanno fatto un altro passo in avanti, raggiungendo lo stesso risultato di Yamanaka, ma questa volta all'interno dello stesso organismo, nei topi, senza la necessità di passare attraverso i piatti di coltura in vitro. La generazione di queste cellule all'interno di un organismo porta questa tecnologia ancora più vicino alla medicina rigenerativa.

La prima sfida per i ricercatori del CNIO era riprodurre l'esperimento di Yamanaka in un essere vivente. Hanno scelto un topo come organismo modello. Usando tecniche di manipolazione genetica, i ricercatori hanno creato topi dove attivare a piacimento i quattro geni di Yamanaka. Quando hanno attivato questi geni, hanno osservato che le cellule adulte si sono ritirate nel loro sviluppo evolutivo, diventando cellule staminali embrionali in diversi tessuti e organi.

María Abad, l'autore principale dell'articolo e ricercatrice nel gruppo di Serrano, ha dichiarato: "Questo cambiamento di direzione nello sviluppo non è mai stato osservato in natura. Abbiamo dimostrato che possiamo ottenere le cellule staminali embrionali in organismi adulti e non solo in laboratorio". Manuel Serrano ha aggiunto che: "Ora possiamo iniziare a pensare ai metodi per indurre la rigenerazione a livello locale e in modo transitorio per un particolare tessuto danneggiato".

Le cellule staminali ottenute nei topi mostrano anche caratteristiche totipotenti mai generate in laboratorio, equivalenti a quelle presenti negli embrioni umani allo stadio di sviluppo di 72 ore, quando sono composti di sole 16 cellule. In confronto con le cellule ottenute con la tecnica sviluppata da Yamanaka, le cellule staminali ottenute al CNIO rappresentano quindi uno stato embrionale ancora precedente, con maggiore capacità di differenziazione.

Gli autori sono persino in grado di indurre la formazione di strutture pseudo-embrionali nelle cavità toracica e addominale dei topi. Questi pseudo-embrioni presentano i tre strati tipici degli embrioni (ectoderma, mesoderma ed endoderma), le strutture extra-embrionali come la membrana Vitelline e anche i segni di formazione di cellule del sangue. "Questi dati ci dicono che le nostre cellule staminali sono molto più versatili delle iPSC in vitro di Yamanaka, la cui potenza genera i diversi strati di un embrione, ma mai i tessuti che sostengono lo sviluppo di un nuovo embrione, come la placenta", ha detto il ricercatore del CNIO.

Gli autori sottolineano che le possibili applicazioni terapeutiche del loro lavoro sono ancora lontane, ma riconoscono che, senza dubbio, ciò potrebbe significare un cambiamento di direzione per la ricerca sulle cellule staminali, per la medicina rigenerativa o per l'ingegneria dei tessuti. "Le nostre cellule staminali sopravvivono anche al di fuori dei topi, in una cultura, così possiamo anche manipolarle in laboratorio", ha detto la Abad, aggiungendo che: "Il prossimo passo é studiare se queste nuove cellule staminali sono in grado di generare in modo efficiente diversi tessuti, come quelli di pancreas, fegato o reni".

Fonte: Centro Nacional de Investigaciones Oncologicas (CNIO).

Riferimenti: María Abad, Lluc Mosteiro, Cristina Pantoja, Marta Cañamero, Teresa Rayon, Inmaculada Ors, Osvaldo Graña, Diego Megías, Orlando Domínguez, Dolores Martínez, Miguel Manzanares, Sagrario Ortega & Manuel Serrano. Reprogramming in vivo produces teratomas and iPS cells with totipotency features. Nature, 2013 DOI: 10.1038/nature12586

Pubblicato in Science Daily (> English version) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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