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Un mistero sulla rigenerazione degli arti risolto
Le salamandre hanno un'invidiabile capacità di far ricrescere le appendici amputate o ferite; ricreano tutte le ossa, i muscoli, la pelle, i vasi sanguigni e i nervi della nuova parte del corpo in modo così abile che è difficile dire che sia mai mancata. A causa di questa capacità, le salamandre sono state soggetti popolari per gli scienziati che studiano la rigenerazione e cercano di imparare come le cellule umane potrebbero essere persuase a eseguire la stessa impresa.
Di nuovo indietro : Le cellule di Schwann sono mostrate qui in un arto di salamandra. Quando l'arto è ricresciuto dopo essere stato amputato, solo queste cellule si sono avvolte attorno alle fibre nervose; altri tipi di cellule non si sono trasformati in cellule di Schwann.
Nelle salamandre, nuovi tessuti provengono da una massa di cellule simile a un tumore che si forma nel sito della lesione, chiamata blastema. Fino ad ora, la maggior parte degli scienziati pensava che il blastema contenesse una popolazione di cellule staminali divenute pluripotenti, in grado di dare origine a tutti i tessuti necessari. Ma un nuovo articolo sul giornale Natura fornisce la prova che non è così. Invece, le cellule staminali coinvolte nella rigenerazione creano solo cellule del tessuto da cui provengono. La scoperta suggerisce che la rigenerazione non richiede alle cellule di riprogrammarsi in modo così drammatico come avevano ipotizzato gli scienziati.
Elly Tanaka , scienziato capo dello studio presso il Centro per le terapie rigenerative, a Dresda, in Germania, afferma che molte persone hanno avuto l'impressione che queste cellule di blastema fossero tutte uguali. Il laboratorio di Tanaka aveva persino dimostrato in precedenza che una singola fibra muscolare potrebbe dare origine a diversi tipi di cellule in un arto rigenerato. Ma studi precedenti, dice, si basavano su metodi imperfetti per tracciare le cellule, come l'uso di coloranti fluorescenti che potrebbero essere trapelati da altre cellule.
Nell'ultimo studio, il team di Tanaka ha impiegato un nuovo metodo per tracciare il destino delle cellule di diversi tessuti in un tipo di salamandra chiamata axolotl. I ricercatori hanno prima creato axolotl transgenici che trasportavano la proteina fluorescente verde (GFP) in tutto il loro corpo. Quando gli animali erano ancora embrioni, i ricercatori hanno rimosso un pezzo di tessuto dalla regione degli arti degli animali transgenici e hanno trapiantato il tessuto nella stessa posizione in axolotl non transgenici. I trapianti sono stati incorporati nel corpo in crescita come cellule normali e, quando l'arto dei destinatari del trapianto è stato reciso, i ricercatori hanno potuto monitorare il destino delle cellule fluorescenti mentre l'arto si ricresceva.
I ricercatori hanno utilizzato questo metodo per monitorare il destino delle cellule della pelle interna ed esterna, dei muscoli e della cartilagine, nonché delle cellule di Schwann, che isolano le fibre nervose. Hanno scoperto che, contrariamente alle prove precedenti, le cellule muscolari nel sito di amputazione diventano cellule muscolari solo nel nuovo arto. Anche altri tipi di cellule sono rimasti fedeli alle loro identità precedenti; l'unica eccezione, dice Tanaka, è che le cellule degli strati interni della pelle e della cartilagine sembrano essere in grado di trasformarsi l'una nell'altra. Ma per la maggior parte, dice, il blastema non è una massa omogenea di cellule, ma un mix di cellule staminali o progenitrici provenienti da diversi tessuti che rimangono separati durante l'intero processo.
Cellula specifica : Questa immagine mostra una sezione di un arto di salamandra rigenerato. Le cellule di Schwann marcate con fluorescenza (verde) sono avvolte attorno ai nervi (rosso). Non c'è fluorescenza trovata nelle altre cellule (blu), il che mostra che le cellule di Schwann non si trasformano in altri tipi di cellule durante la rigenerazione.
I ricercatori hanno anche scoperto che alcune cellule ricordano non solo la loro identità ma anche la loro posizione nel corpo. Le cellule della cartilagine, ad esempio, ricordano se dovrebbero formare un braccio, un avambraccio o una mano, mentre le cellule di Schwann migrano semplicemente ovunque siano necessarie.
Tanaka afferma che la scoperta provocherà un importante cambiamento nel modo di pensare ai requisiti della rigenerazione. Nello spiegare perché le salamandre possono far ricrescere gli arti e gli umani no, dice, l'ipotesi era che fosse perché le salamandre possono alterare potentemente l'identità delle cellule. Ma in realtà, le loro cellule non perdono mai veramente la loro identità; sembrano invece utilizzare cellule staminali tessuto-specifiche in grado di generare una certa parte del nuovo arto. Tanaka sottolinea che anche gli esseri umani hanno cellule staminali tessuto-specifiche che sostituiscono diversi tipi di tessuto. Forse le salamandre non stanno facendo qualcosa di molto più complicato di quello che farebbero le cellule staminali umane, dice. Convincere le cellule umane a rigenerarsi potrebbe non richiedere passaggi così drastici come rendere le cellule pluripotenti.
Alejandro Sánchez Alvarado , uno scienziato che studia la rigenerazione presso la University of Utah School of Medicine, afferma che questo metodo per tatuare geneticamente le cellule trapiantate è una tecnica innovativa per il campo della rigenerazione. Tanaka ritiene che studi precedenti possano aver fuorviato i ricercatori utilizzando metodi di tracciamento imperfetti come i coloranti coltivando le cellule prima di trapiantarle e possibilmente alterandole, o consentendo a diversi tipi di cellule di contaminare i campioni.
Sánchez afferma anche che l'idea che i blastemi contenessero diversi tipi di cellule era un'ipotesi di minoranza e che questo studio mostra che questa ipotesi si rivela corretta. Egli avverte che gli scienziati ora devono determinare se questo fenomeno è lo stesso negli axolotl adulti e nei tritoni, che sono un organismo modello primario per gli studi sulla rigenerazione. Ma se lo stesso meccanismo risulta essere alla base di altri casi di rigenerazione, cambierebbe ciò che gli scienziati ritengono sia necessario per far ricrescere parti del corpo, afferma Sánchez. Ma lascia una domanda importante senza risposta: se gli esseri umani hanno già cellule staminali tessuto-specifiche, qual è esattamente la differenza tra le nostre cellule e quelle delle salamandre?