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Le cellule staminali riprogrammate ricordano il loro passato
Mentre le cellule staminali riprogrammate, quelle derivate da cellule adulte completamente differenziate, possono essere trasformate in qualsiasi tipo di tessuto, gli scienziati hanno ora scoperto che conservano un ricordo della loro provenienza. Quella memoria sembra influenzare lo sviluppo delle cellule; le cellule staminali riprogrammate vengono riconvertite più facilmente alla loro identità originale, secondo uno studio pubblicato online oggi in Natura . I risultati potrebbero influenzare la ricerca sui due usi principali delle cellule staminali riprogrammate; sforzi crescenti per studiare la malattia nelle cellule derivate da pazienti con tali malattie e lo sviluppo di terapie cellulari sostitutive.
Fare l'osso: Le cellule staminali derivate dalla pelle sono migliori nel formare cellule ossee (a destra) rispetto alle cellule staminali derivate dal sangue (a sinistra), perché la pelle è più strettamente correlata all'osso. Le colonie di cellule ossee sono mostrate in rosso.
Alcuni anni fa, i ricercatori hanno sviluppato un modo per riprogrammare le cellule adulte in cellule staminali utilizzando una semplice combinazione di fattori genetici o chimici, senza bisogno di embrioni. Come le cellule staminali embrionali, queste cellule staminali pluripotenti indotte (iPS) possono sia riprodursi che differenziarsi in quasi tutti i tipi di tessuto del corpo. La tecnologia si è diffusa rapidamente in tutto il mondo, fornendo un modo per studiare le cellule staminali e i loro potenziali benefici terapeutici senza gli ostacoli tecnici ed etici dell'utilizzo di cellule derivate da embrioni. Ma tre anni dopo, le complicazioni continuano a sorgere.
Sebbene le cellule iPS abbiano superato tutti i test tradizionali della cosiddetta pluripotenza - la capacità di differenziarsi in qualsiasi tipo di tessuto - e appaiano geneticamente identiche alle cellule staminali embrionali, hanno dei limiti. George Daley ei suoi colleghi hanno scoperto, studiando le cellule staminali dei topi, che le cellule derivate dal sangue sono in grado di differenziarsi meglio in cellule del sangue che in ossa; quelli derivati dall'osso producono cellule del sangue povere e neuroni ancora più poveri.
Il team di Daley ha anche confrontato le cellule iPS di topo con quelle che avevano subito il trasferimento nucleare, la tecnica utilizzata per clonare la pecora Dolly. I due metodi attivano meccanismi diversi per riportare una cellula allo stato di cellula staminale e i metodi chimici di riprogrammazione delle cellule iPS sembrano essere meno approfonditi. Le cellule iPS mantengono modifiche chimiche sul loro DNA indicative della loro precedente identità, mentre il trasferimento nucleare pulisce la lavagna. (Non è stato possibile fare esperimenti simili con cellule umane, perché nessuno ha ancora clonato cellule umane.)
I risultati creano un intoppo per l'uso delle cellule iPS per la ricerca sulle malattie di base. Molti scienziati hanno raccolto campioni di pelle da pazienti con varie malattie, riprogrammandoli in cellule iPS e quindi spingendoli a differenziarsi in tessuti colpiti dalla malattia. Ciò consente loro di esaminare come si sviluppa la malattia a livello molecolare. Ma se la malattia è neurologica, come il Parkinson, o qualsiasi cosa non correlata al tessuto cutaneo, la variazione che si verifica a causa del tessuto originario potrebbe mascherare gli effetti della malattia.
In termini di sviluppo di terapie cellulari sostitutive da cellule iPS, la scoperta potrebbe essere un vantaggio. È un'arma a doppio taglio, dice Daley. È stato molto difficile creare e dirigere la differenziazione delle cellule iPS in tessuti specifici. Iniziare con il tessuto di interesse può renderlo più facile, dice. Per far crescere nuove cellule ossee, ad esempio, gli scienziati farebbero meglio a prelevare una biopsia ossea dal paziente come materiale di partenza, piuttosto che iniziare con le cellule del sangue o della pelle.
Un secondo studio pubblicato online oggi in Biotecnologie naturali mostra che queste memorie cellulari svaniscono dopo che le cellule sono state coltivate per generazioni successive. Quando le cellule subiscono centinaia di migliaia di divisioni cellulari, questo ricordo sembra scomparire, afferma il biologo delle cellule staminali di Harvard Konrad Hochedlinger , che ha condotto il secondo studio. Le cellule diventano indistinguibili l'una dall'altra e le differenze che osserviamo all'inizio sembrano svanire. Ma poiché la coltura estensiva può anche introdurre mutazioni genetiche nelle cellule, questa potrebbe non essere una soluzione praticabile per cancellare la memoria cellulare.
Nel complesso, gli studi chiariscono che i ricercatori hanno ancora molto da capire sulle cellule iPS. Se non altro, dovremmo ancora studiare il trasferimento nucleare per studiare come la natura fa la propria programmazione, dice Evan Snyder , che dirige il programma sulle cellule staminali e sulla biologia rigenerativa presso il Sanford-Burnham Medical Research Institute di La Jolla, in California. Snyder non era coinvolto nella ricerca. Il trasferimento nucleare è un processo complicato, mai eseguito con successo nelle cellule umane e non è un probabile candidato per l'uso terapeutico. Ma anche come strumento di ricerca, è in gran parte scomparso e pochi laboratori continuano a studiarlo ora che possono creare le proprie cellule iPS.