Cosa sono le cellule staminali e cosa fanno?
Le cellule del corpo hanno scopi specifici, ma le cellule staminali sono cellule che non hanno ancora un ruolo specifico e possono diventare quasi tutte le cellule necessarie.
Le cellule staminali sono cellule indifferenziate che possono trasformarsi in cellule specifiche, quando il corpo ne ha bisogno.
Scienziati e medici sono interessati alle cellule staminali poiché aiutano a spiegare come funzionano alcune funzioni del corpo e come a volte vanno male.
Le cellule staminali mostrano anche risultati promettenti per il trattamento di alcune malattie che attualmente non hanno cura.
Fonti di cellule staminali
Le cellule staminali provengono da due fonti principali: i tessuti del corpo adulto e gli embrioni. Gli scienziati stanno anche lavorando su modi per sviluppare cellule staminali da altre cellule, utilizzando tecniche di "riprogrammazione" genetica.
Cellule staminali adulte
Le cellule staminali possono trasformarsi in qualsiasi tipo di cellula prima di differenziarsi.
Il corpo di una persona contiene cellule staminali per tutta la vita. Il corpo può utilizzare queste cellule staminali ogni volta che ne ha bisogno.
Chiamate anche cellule staminali tessuto-specifiche o somatiche, le cellule staminali adulte esistono in tutto il corpo dal momento in cui si sviluppa un embrione.
Le cellule si trovano in uno stato aspecifico, ma sono più specializzate delle cellule staminali embrionali. Rimangono in questo stato fino a quando il corpo non ne ha bisogno per uno scopo specifico, diciamo, come cellule della pelle o dei muscoli.
La vita quotidiana significa che il corpo rinnova costantemente i suoi tessuti. In alcune parti del corpo, come l'intestino e il midollo osseo, le cellule staminali si dividono regolarmente per produrre nuovi tessuti corporei per la manutenzione e la riparazione.
Le cellule staminali sono presenti all'interno di diversi tipi di tessuto. Gli scienziati hanno trovato cellule staminali nei tessuti, tra cui:
- il cervello
- midollo osseo
- sangue e vasi sanguigni
- muscoli scheletrici
- pelle
- il fegato
Tuttavia, le cellule staminali possono essere difficili da trovare. Possono rimanere non divisibili e non specifici per anni fino a quando il corpo non li chiama a riparare o far crescere nuovi tessuti.
Le cellule staminali adulte possono dividersi o auto-rinnovarsi indefinitamente. Ciò significa che possono generare vari tipi di cellule dall'organo di origine o persino rigenerare completamente l'organo originale.
Questa divisione e rigenerazione sono il modo in cui una ferita della pelle guarisce o come un organo come il fegato, ad esempio, può ripararsi dopo un danno.
In passato, gli scienziati credevano che le cellule staminali adulte potessero differenziarsi solo in base al loro tessuto di origine. Tuttavia, alcune prove ora suggeriscono che possono differenziarsi per diventare anche altri tipi di cellule.
Cellule staminali embrionali
Fin dalle primissime fasi della gravidanza, dopo che lo sperma feconda l'uovo, si forma un embrione.
Circa 3-5 giorni dopo che uno spermatozoo feconda un uovo, l'embrione assume la forma di una blastocisti o di un groviglio di cellule.
La blastocisti contiene cellule staminali e verrà successivamente impiantata nell'utero. Le cellule staminali embrionali provengono da una blastocisti di 4-5 giorni.
Quando gli scienziati prendono le cellule staminali dagli embrioni, questi sono solitamente embrioni extra che derivano dalla fecondazione in vitro (IVF).
Nelle cliniche di fecondazione in vitro, i medici fecondano diversi ovuli in una provetta, per assicurarsi che almeno uno sopravviva. Quindi impianteranno un numero limitato di uova per iniziare una gravidanza.
Quando uno spermatozoo feconda un uovo, queste cellule si combinano per formare una singola cellula chiamata zigote.
Questo zigote unicellulare inizia quindi a dividersi, formando 2, 4, 8, 16 celle e così via. Adesso è un embrione.
Ben presto, e prima che l'embrione si impianti nell'utero, questa massa di circa 150-200 cellule è la blastocisti. La blastocisti è composta da due parti:
- una massa cellulare esterna che diventa parte della placenta
- una massa cellulare interna che si svilupperà nel corpo umano
La massa cellulare interna è dove si trovano le cellule staminali embrionali. Gli scienziati chiamano queste cellule totipotenti. Il termine totipotente si riferisce al fatto che hanno un potenziale totale di svilupparsi in qualsiasi cellula del corpo.
Con la giusta stimolazione, le cellule possono diventare cellule del sangue, cellule della pelle e tutti gli altri tipi di cellule di cui un corpo ha bisogno.
All'inizio della gravidanza, lo stadio di blastocisti continua per circa 5 giorni prima che l'embrione si impianti nell'utero o nell'utero. In questa fase, le cellule staminali iniziano a differenziarsi.
Le cellule staminali embrionali possono differenziarsi in più tipi di cellule rispetto alle cellule staminali adulte.
Cellule staminali mesenchimali (MSC)
Le MSC provengono dal tessuto connettivo o dallo stroma che circonda gli organi del corpo e altri tessuti.
Gli scienziati hanno utilizzato le MSC per creare nuovi tessuti corporei, come ossa, cartilagine e cellule adipose. Un giorno potrebbero svolgere un ruolo nella risoluzione di un'ampia gamma di problemi di salute.
Cellule staminali pluripotenti indotte (iPS)
Gli scienziati li creano in un laboratorio, utilizzando cellule della pelle e altre cellule specifiche del tessuto. Queste cellule si comportano in modo simile alle cellule staminali embrionali, quindi potrebbero essere utili per lo sviluppo di una serie di terapie.
Tuttavia, sono necessarie più ricerca e sviluppo.
Per far crescere le cellule staminali, gli scienziati prima estraggono campioni dal tessuto adulto o da un embrione. Quindi collocano queste cellule in una coltura controllata dove si divideranno e si riprodurranno ma non si specializzeranno ulteriormente.
Le cellule staminali che si dividono e si riproducono in una coltura controllata sono chiamate linea di cellule staminali.
I ricercatori gestiscono e condividono linee di cellule staminali per diversi scopi. Possono stimolare le cellule staminali a specializzarsi in un modo particolare. Questo processo è noto come differenziazione diretta.
Fino ad ora, è stato più facile coltivare un gran numero di cellule staminali embrionali rispetto alle cellule staminali adulte. Tuttavia, gli scienziati stanno facendo progressi con entrambi i tipi di cellule.
Tipi di cellule staminali
I ricercatori classificano le cellule staminali, in base al loro potenziale di differenziazione in altri tipi di cellule.
Le cellule staminali embrionali sono le più potenti, poiché il loro compito è diventare ogni tipo di cellula del corpo.
La classificazione completa include:
Totipotenti: queste cellule staminali possono differenziarsi in tutti i possibili tipi di cellule. Le prime poche cellule che appaiono quando lo zigote inizia a dividersi sono totipotenti.
Pluripotente: queste cellule possono trasformarsi in quasi tutte le cellule. Le cellule dell'embrione precoce sono pluripotenti.
Multipotente: queste cellule possono differenziarsi in una famiglia di cellule strettamente correlata. Le cellule staminali ematopoietiche adulte, ad esempio, possono diventare globuli rossi e bianchi o piastrine.
Oligopotenti: possono differenziarsi in alcuni tipi di cellule differenti. Le cellule staminali linfoidi o mieloidi adulte possono farlo.
Unipotente: possono produrre solo cellule di un tipo, che è il loro tipo. Tuttavia, sono ancora cellule staminali perché possono rinnovarsi. Gli esempi includono le cellule staminali muscolari adulte.
Le cellule staminali embrionali sono considerate pluripotenti anziché totipotenti perché non possono entrare a far parte delle membrane extraembrionali o della placenta.
Utilizza
Le cellule staminali stesse non servono a nessun singolo scopo, ma sono importanti per diversi motivi.
Innanzitutto, con la giusta stimolazione, molte cellule staminali possono assumere il ruolo di qualsiasi tipo di cellula e possono rigenerare i tessuti danneggiati, nelle giuste condizioni.
Questo potenziale potrebbe salvare vite umane o riparare ferite e danni ai tessuti nelle persone dopo una malattia o un infortunio. Gli scienziati vedono molti possibili usi per le cellule staminali.
Rigenerazione dei tessuti
La rigenerazione dei tessuti è probabilmente l'uso più importante delle cellule staminali.
Fino ad ora, una persona che aveva bisogno di un nuovo rene, ad esempio, doveva aspettare un donatore e poi sottoporsi a un trapianto.
C'è una carenza di organi donatori ma, istruendo le cellule staminali a differenziarsi in un certo modo, gli scienziati potrebbero usarli per far crescere un tipo di tessuto o un organo specifico.
Ad esempio, i medici hanno già utilizzato cellule staminali appena sotto la superficie della pelle per creare nuovo tessuto cutaneo. Possono quindi riparare una grave ustione o un'altra lesione innestando questo tessuto sulla pelle danneggiata e la nuova pelle ricrescerà.
Trattamento delle malattie cardiovascolari
Nel 2013, un team di ricercatori del Massachusetts General Hospital ha riferito in PNAS Early Edition che avevano creato vasi sanguigni in topi di laboratorio, usando cellule staminali umane.
Entro 2 settimane dall'impianto delle cellule staminali, si erano formate reti di vasi sanguigni irrorati. La qualità di questi nuovi vasi sanguigni era buona quanto quelli naturali vicini.
Gli autori speravano che questo tipo di tecnica potesse eventualmente aiutare a trattare le persone con malattie cardiovascolari e vascolari.
Trattamento delle malattie cerebrali
Un giorno i medici potrebbero essere in grado di utilizzare cellule e tessuti sostitutivi per curare malattie del cervello, come il Parkinson e l'Alzheimer.
Nel Parkinson, ad esempio, il danno alle cellule cerebrali porta a movimenti muscolari incontrollati. Gli scienziati potrebbero utilizzare le cellule staminali per ricostituire il tessuto cerebrale danneggiato. Ciò potrebbe riportare indietro le cellule cerebrali specializzate che arrestano i movimenti muscolari incontrollati.
I ricercatori hanno già provato a differenziare le cellule staminali embrionali in questi tipi di cellule, quindi i trattamenti sono promettenti.
Terapia per carenza cellulare
Gli scienziati sperano un giorno di essere in grado di sviluppare cellule cardiache sane in un laboratorio da poter trapiantare in persone con malattie cardiache.
Queste nuove cellule potrebbero riparare i danni cardiaci ripopolando il cuore con tessuto sano.
Allo stesso modo, le persone con diabete di tipo I potrebbero ricevere cellule pancreatiche per sostituire le cellule produttrici di insulina che il loro stesso sistema immunitario ha perso o distrutto.
L'unica terapia attuale è un trapianto di pancreas e pochissimi pancreas sono disponibili per il trapianto.
Trattamenti per malattie del sangue
I medici ora usano abitualmente cellule staminali ematopoietiche adulte per curare malattie, come la leucemia, l'anemia falciforme e altri problemi di immunodeficienza.
Le cellule staminali ematopoietiche si trovano nel sangue e nel midollo osseo e possono produrre tutti i tipi di cellule del sangue, compresi i globuli rossi che trasportano l'ossigeno e i globuli bianchi che combattono le malattie.
Donazione o raccolta di cellule staminali
Le persone possono donare cellule staminali per aiutare una persona cara, o forse per uso proprio in futuro.
Le donazioni possono provenire dalle seguenti fonti:
Midollo osseo: queste cellule vengono prese in anestesia generale, di solito dall'anca o dall'osso pelvico. I tecnici quindi isolano le cellule staminali dal midollo osseo per la conservazione o la donazione.
Cellule staminali periferiche: una persona riceve diverse iniezioni che inducono il midollo osseo a rilasciare cellule staminali nel sangue. Successivamente, il sangue viene rimosso dal corpo, una macchina separa le cellule staminali e i medici restituiscono il sangue al corpo.
Sangue del cordone ombelicale: le cellule staminali possono essere raccolte dal cordone ombelicale dopo il parto, senza alcun danno per il bambino. Alcune persone donano il sangue del cordone ombelicale e altre lo immagazzinano.
Questa raccolta di cellule staminali può essere costosa, ma i vantaggi per le esigenze future includono:
- le cellule staminali sono facilmente accessibili
- minori possibilità che il tessuto trapiantato venga rifiutato se proviene dal corpo del ricevente
Ricerca e scoperta scientifica
Le cellule staminali sono utili non solo come potenziali terapie ma anche per scopi di ricerca.
Ad esempio, gli scienziati hanno scoperto che l'attivazione o la disattivazione di un particolare gene può determinarne la differenziazione. Sapere questo li aiuta a indagare su quali geni e mutazioni causano quali effetti.
Armati di questa conoscenza, potrebbero essere in grado di scoprire cosa causa una vasta gamma di malattie e condizioni, alcune delle quali non hanno ancora una cura.
La divisione e la differenziazione anormale delle cellule sono responsabili di condizioni che includono cancro e disabilità congenite che derivano dalla nascita. Sapere cosa fa sì che le cellule si dividano nel modo sbagliato potrebbe portare a una cura.
Le cellule staminali possono anche aiutare nello sviluppo di nuovi farmaci. Invece di testare i farmaci su volontari umani, gli scienziati possono valutare come un farmaco influisce sui tessuti normali e sani testandolo su tessuti cresciuti da cellule staminali.
Video: cosa sono le cellule staminali?
Guarda il video per saperne di più sulle cellule staminali.
Controversia
Ci sono state alcune controversie sulla ricerca sulle cellule staminali. Ciò riguarda principalmente il lavoro sulle cellule staminali embrionali.
Uso di embrioni per cellule staminali
L'argomento contro l'uso di cellule staminali embrionali è che distrugge una blastocisti umana e l'ovulo fecondato non può svilupparsi in una persona.
Al giorno d'oggi, i ricercatori stanno cercando modi per creare o utilizzare cellule staminali che non coinvolgano gli embrioni.
Mescolando uomini e animali
La ricerca sulle cellule staminali spesso comporta l'inserimento di cellule umane negli animali, come topi o ratti. Alcune persone sostengono che questo potrebbe creare un organismo che è in parte umano.
In alcuni paesi è illegale produrre linee di cellule staminali embrionali. Negli Stati Uniti, gli scienziati possono creare o lavorare con linee di cellule staminali embrionali, ma è illegale utilizzare fondi federali per ricercare linee di cellule staminali create dopo l'agosto 2001.
Terapia con cellule staminali e regolamento FDA
Alcune persone stanno già offrendo "terapie con cellule staminali" per una serie di scopi, come i trattamenti antietà.
Tuttavia, la maggior parte di questi usi non ha l'approvazione della Food and Drug Administration (FDA) statunitense. Alcuni di loro possono essere illegali e altri possono essere pericolosi.
Chiunque stia prendendo in considerazione il trattamento con cellule staminali dovrebbe verificare con il fornitore o con la FDA che il prodotto abbia l'approvazione e che sia stato realizzato in modo da soddisfare gli standard FDA per la sicurezza e l'efficacia.
