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Le cellule staminali riprogrammate sono piene di mutazioni
Le cellule adulte che sono state riprogrammate in cellule staminali ospitano una serie di mutazioni genetiche, alcune delle quali compaiono in geni che sono stati collegati al cancro. Sebbene gli scienziati non sappiano ancora come ciò potrebbe influenzare l'uso delle cellule in medicina, affermano che i risultati mostrano che le cellule devono essere studiate in modo molto più ampio.
Celle di screening: Una nuova ricerca rivela che le cellule staminali pluripotenti indotte (mostrate qui) portano una serie di mutazioni genetiche, che potrebbero avere implicazioni per il loro uso terapeutico.
Quando pensiamo di usare [queste] cellule per la terapia, vorremo considerare che tipo di test di screening vogliamo fare, dice Lawrence Goldstein , professore di biologia molecolare presso l'Università della California, San Diego. Una delle maggiori preoccupazioni sulle terapie a base di cellule staminali è stata se comportano un rischio di cancro; sia le cellule staminali che le cellule cancerose si distinguono per la loro capacità di dividersi continuamente.
In due studi pubblicati oggi in Natura , i ricercatori hanno analizzato il genoma delle cellule staminali pluripotenti indotte (iPS), cellule adulte che sono state geneticamente o chimicamente riportate allo stato di cellule staminali. Queste cellule hanno suscitato un intenso interesse sia da parte degli scienziati che del pubblico come potenziale alternativa alle cellule staminali embrionali. Come i loro cugini derivati da embrioni, le cellule iPS possono svilupparsi in qualsiasi tipo di tessuto, rendendole un buon candidato per le terapie di sostituzione cellulare. Sono anche geneticamente abbinati al paziente, il che significa che non comportano il rischio di rigetto immunitario associato ai trapianti di cellule esistenti.
In uno studio, Goldstein, Kun Zhang , e collaboratori dell'Università della California, San Diego, hanno sequenziato la porzione codificante il genoma del genoma in 22 linee cellulari iPS che erano state riprogrammate utilizzando diversi metodi. Ogni linea cellulare che abbiamo esaminato, abbiamo trovato singole mutazioni [lettera genetica] nella regione codificante le proteine, una media di sei mutazioni per linea cellulare, afferma Zhang.
Diverse linee cellulari avevano mutazioni in geni diversi, ma un numero sproporzionato di mutazioni è apparso in geni coinvolti nella crescita cellulare o in geni che erano stati precedentemente collegati al cancro.
Alcune delle mutazioni derivano probabilmente dalla pressione evolutiva della coltivazione in un piatto. Se una mutazione casuale che si verifica durante la divisione cellulare aiuta le cellule figlie a crescere più velocemente di altre, quella mutazione attecchirà nella popolazione. Tuttavia, il team di Zhang ha scoperto che il tasso di mutazione nelle cellule iPS è 10 volte il tasso tipico delle cellule in coltura.
Non è ancora chiaro perché le cellule iPS abbiano un tasso di mutazione così alto. I ricercatori hanno scoperto che circa la metà delle mutazioni si è verificata prima della riprogrammazione e potrebbe essere trovata in alcune cellule della popolazione iniziale da cui sono state derivate le cellule iPS. Gli altri potrebbero essersi verificati durante il processo di riprogrammazione o durante la crescita delle cellule iPS appena create. Il team sta ora pianificando test simili su cellule staminali embrionali.
Nel secondo studio in Natura , ricercatori canadesi e finlandesi hanno utilizzato microarray, chip punteggiati da frammenti di DNA bersaglio, per analizzare un altro tipo di mutazione genetica nelle cellule iPS: piccole delezioni o duplicazioni del DNA note come variazioni strutturali. Hanno scoperto che le cellule iPS presentavano più di queste variazioni rispetto alle cellule della pelle o alle cellule staminali embrionali all'inizio del processo di riprogrammazione, ma che le cellule con anomalie morivano rapidamente man mano che la popolazione continuava a crescere.
I ricercatori affermano che sono necessarie ulteriori ricerche per capire cosa significano i risultati per l'uso futuro di queste cellule nelle terapie. La grande domanda è quale di questi cambiamenti conta davvero, dice Jeanne Loring, direttore del Centro di Medicina Rigenerativa presso lo Scripps Research Institute. Dobbiamo capire quali sono rilevanti e quali sono solo rumore. Loring ha pubblicato risultati simili al secondo studio di quest'anno.
Per alcuni tipi di cambiamenti genetici, ad esempio mutazioni nei geni legati al cancro, chiaramente non vorremmo usare le cellule nei pazienti, afferma Martin Pera , direttore del Broad Center for Regenerative Medicine presso la University of Southern California, che ha scritto un commento che accompagna la pubblicazione in Natura . Ma per la vasta gamma di modifiche, non capiamo davvero il significato funzionale. Come nel caso di molti studi di genomica, la capacità di raccogliere informazioni genetiche approfondite ha superato la nostra capacità di interpretarle, afferma. Questa è la vera sfida per il futuro.
Parte del problema è che gli scienziati sanno poco dei meccanismi alla base della riprogrammazione. Non siamo ancora in grado di identificare quale aspetto particolare del processo di riprogrammazione o della coltura cellulare sia responsabile della generazione di questi cambiamenti, afferma Pera. Se vogliamo risolvere questo problema, dobbiamo capire quale aspetto del processo è critico.