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Una fonte di cellule staminali maschili
Cellule staminali adulte che si comportano in modo molto simile a quelle embrionali sono state isolate dai testicoli umani, facendo sperare in una nuova fonte di cellule staminali versatili senza manipolazione genetica o distruzione di embrioni. Se le nuove cellule staminali potranno essere utilizzate terapeuticamente, una semplice biopsia testicolare potrebbe fornire il materiale di partenza per una medicina rigenerativa personalizzata.
Trasformazione testicolare: Le cellule staminali di testicoli umani adulti normalmente producono solo sperma, ma quando coltivate in laboratorio con fattori di crescita speciali, iniziano ad assomigliare alle cellule staminali embrionali e possono differenziarsi in molti tipi di cellule adulte.
Le nuove cellule staminali, note come cellule staminali della linea germinale umana adulta (GSC), sono state coltivate da ricercatori in Germania e nel Regno Unito aggiungendo speciali fattori di crescita alle cellule spermatogoni estratte dai testicoli. Le cellule spermatogoni sono cellule staminali del testicolo adulto che normalmente generano un solo tipo di cellula differenziata (sperma). Ma con i giusti fattori di crescita, queste cellule spermatogoni possono cambiare per diventare pluripotenti. Cominciano a produrre proteine normalmente prodotte dalle cellule staminali embrionali e acquisiscono la capacità di differenziarsi in molti tipi cellulari diversi.
In un articolo pubblicato oggi in Natura , Thomas Skutella dell'Università di Tubinga, in Germania, e i suoi colleghi sollevano la possibilità che le GSC adulte possano superare molti degli ostacoli che devono ancora affrontare approcci alternativi.
A differenza delle cellule staminali embrionali, che richiedono la distruzione di embrioni umani e pongono sfide immunologiche perché il corpo di un paziente rifiuterà le cellule estranee, le GSC adulte non richiedono embrioni e dovrebbero essere tollerate dai pazienti perché sono costituite dalle proprie cellule. Le GSC adulte dovrebbero anche essere più versatili di altri tipi di cellule staminali adulte, che in genere possono dare origine solo a uno o pochi tipi di cellule differenziate.
Inoltre, contrariamente alle cellule staminali pluripotenti indotte (iPS), che sono prodotte ingegnerizzando i geni delle cellule staminali embrionali in normali cellule adulte con l'aiuto di retrovirus, le GSC adulte non richiedono manipolazioni significative e quindi evitano i rischi di cancro associati.
Skutella afferma che i suoi risultati sono simili a quelli di recenti esperimenti eseguiti sui topi, ma che è stato molto più complicato isolare il giusto tipo di cellule negli esseri umani. Puoi usare il potere della genetica per creare topi transgenici con spermatogoni verdi per isolare facilmente queste cellule, dice. Ma per la medicina rigenerativa, è essenziale utilizzare il sistema umano. Ovviamente non possiamo creare esseri umani transgenici, quindi abbiamo dovuto tornare alle radici della biologia cellulare e provare una miscela di cose per isolare le cellule staminali.
Utilizzando 22 campioni di tessuto testicolare di uomini di età compresa tra 17 e 81 anni, i ricercatori hanno isolato le cellule staminali spermatogoniali con l'aiuto di sfere magnetiche che hanno estratto fisicamente le cellule giuste dal mix cellulare. Queste perle sono state rivestite con un anticorpo che riconosce una molecola di superficie che si arricchisce di cellule germinali. I ricercatori hanno seguito questo con altri due cicli di purificazione: uno che utilizzava rivestimenti per piatti di coltura che si attaccano preferenzialmente alle cellule della linea germinale e un secondo che utilizzava rivestimenti che si attaccavano alle cellule somatiche (non della linea germinale).
Aggiungendo il fattore inibitorio della leucemia (LIF), una molecola che viene normalmente utilizzata per impedire la differenziazione delle cellule staminali embrionali, il team è riuscito a trasformare le cellule staminali spermatogoniali risultanti in cellule staminali che assomigliano molto più alle cellule staminali embrionali e possono formare una varietà simile di tipi cellulari.
Skutella pensa che le cellule staminali germinali siano fondamentalmente più suscettibili di riprogrammazione rispetto alle cellule che non partecipano alla linea germinale (la produzione di sperma o ovuli). A sostegno di ciò, una simile trasformazione in cellule pluripotenti era stata precedentemente osservata con cellule germinali primordiali, cellule nell'embrione che in seguito andranno a formare spermatozoi e precursori dell'uovo. Ma ottenere queste cellule germinali richiede la distruzione dell'embrione, mentre le cellule adulte testicolari non affrontano questo problema. Il DNA delle cellule germinali è più aperto alle manipolazioni, quindi presentano vantaggi rispetto ad altre cellule staminali adulte, afferma Skutella.
Fari Izadyar, direttore dello sviluppo scientifico per il programma sulle cellule staminali germinali presso l'azienda biotecnologica PrimeGen, afferma che il suo team ha anche ottenuto risultati promettenti con la differenziazione del tessuto testicolare umano in cellule cardiache, cerebrali, ossee e cartilaginee, sebbene l'azienda abbia non ancora pubblicati i dati. È stato difficile produrre risultati coerenti senza una fornitura costante di normale tessuto testicolare umano, afferma.
Mentre il materiale di partenza è facile da ottenere con piccole biopsie testicolari, Skutella ammette che il suo metodo per produrre linee di cellule staminali germinali pluripotenti stabili richiede diversi mesi e che questo dovrebbe essere accelerato se le cellule devono essere utilizzate terapeuticamente. Attualmente stiamo cercando di migliorare la nostra procedura di arricchimento trovando molecole di superficie cellulare più specifiche che possono essere utilizzate per isolare le cellule più rapidamente in futuro, afferma.
Un'altra questione aperta è se e come le donne potrebbero beneficiare della scoperta. Skutella sostiene che per lo meno, le cellule staminali germinali maschili potrebbero essere utilizzate per trattare le donne più o meno allo stesso modo in cui il midollo osseo viene utilizzato nella terapia del cancro: trovando un donatore maschio strettamente correlato e trattando il paziente con immunosoppressori, per prevenire che il corpo dal rigetto delle cellule.
Ma altri sperano che cellule staminali altrettanto versatili possano essere ottenute dal tratto riproduttivo femminile. Antonin Bukovsky dell'Università di Knoxville, nel Tennessee, ha precedentemente trovato cellule staminali sulla superficie dell'ovaio ed è riuscito a differenziarle in cellule neuronali. Penso che queste cellule potrebbero avere un potenziale molto simile a quelle testicolari e sarebbero altrettanto facili da ottenere, dice. Basterebbe solo spazzolare la superficie dell'ovaio, e sappiamo già che esistono ancora nelle donne in età avanzata.