Cosa sono le cellule staminali e perché sono importanti?
L'idea di una cura miracolosa e dei corpi che guariscono da soli detiene un fascino particolare. La ricerca sulle cellule staminali porta la medicina rigenerativa un passo avanti, ma molte delle idee e dei concetti rimangono controversi. Allora cosa sono le cellule staminali e perché sono così importanti?
Le cellule staminali sono un tipo di cellula che può svilupparsi in molti altri tipi di cellule. Le cellule staminali possono anche rinnovarsi dividendosi, anche dopo essere state inattive per molto tempo.
Il corpo umano richiede molti diversi tipi di cellule per funzionare, ma non produce ogni tipo di cellula completamente formato e pronto per l'uso. Invece, produce cellule staminali che hanno una vasta gamma di possibili funzioni. Tuttavia, le cellule staminali devono diventare un tipo di cellula specifico per essere utili.
Quando una cellula staminale si divide, le nuove cellule possono diventare un'altra cellula staminale o una cellula specifica, come una cellula del sangue, una cellula cerebrale o una cellula muscolare.
Gli scienziati chiamano una cellula staminale una cellula indifferenziata perché può diventare qualsiasi cellula. Al contrario, una cellula del sangue, ad esempio, è una cellula "differenziata", perché è già un tipo specifico di cellula.
Cellule staminali in terapia
In alcuni tessuti, le cellule staminali svolgono un ruolo essenziale nella rigenerazione, poiché possono dividersi facilmente per sostituire le cellule morte.
Gli scienziati ritengono che sapere come funzionano le cellule staminali possa portare a possibili trattamenti per condizioni come il diabete e le malattie cardiache.
Ad esempio, se il cuore di qualcuno contiene tessuto danneggiato, i medici potrebbero essere in grado di stimolare la crescita del tessuto sano trapiantando cellule staminali coltivate in laboratorio nel cuore della persona. Ciò potrebbe causare il rinnovamento del tessuto cardiaco.
I ricercatori di uno studio su piccola scala pubblicato nel Giornale di ricerca traslazionale cardiovascolare testato questo metodo.
I risultati hanno mostrato una riduzione del 40% delle dimensioni del tessuto cardiaco sfregiato causato da attacchi di cuore quando i medici hanno trapiantato cellule staminali nell'area danneggiata.
I medici hanno sempre considerato questo tipo di cicatrici permanente e non curabile.
Tuttavia, questo piccolo studio ha coinvolto solo 11 partecipanti. Ciò rende difficile dire se il miglioramento della funzione cardiaca sia derivato dal trapianto di cellule staminali o se sia dovuto a qualcos'altro.
Ad esempio, tutti i trapianti sono avvenuti mentre le persone erano sottoposte a intervento chirurgico di bypass cardiaco, quindi è possibile che il miglioramento della funzione cardiaca fosse dovuto al bypass piuttosto che al trattamento con cellule staminali.
Per indagare ulteriormente, i ricercatori hanno in programma di fare un altro studio. Questo studio includerà un gruppo di controllo di persone con insufficienza cardiaca che subiscono un intervento chirurgico di bypass ma che non ricevono il trattamento con cellule staminali.
Un'altra indagine, pubblicata in Nature Communications nel 2016, ha suggerito che le terapie con cellule staminali potrebbero essere la base del trattamento personalizzato del diabete.
Nei topi e nelle colture coltivate in laboratorio, i ricercatori hanno prodotto con successo cellule che secernono insulina da cellule staminali derivate dalla pelle di persone con diabete di tipo 1.
Jeffrey R. Millman, assistente professore di medicina e ingegneria biomedica alla Washington University School of Medicine e primo autore, afferma:
"In teoria, se potessimo sostituire le cellule danneggiate in questi individui con nuove cellule beta pancreatiche - la cui funzione primaria è quella di immagazzinare e rilasciare insulina per controllare il glucosio nel sangue - i pazienti con diabete di tipo 1 non avrebbero più bisogno di iniezioni di insulina".
Jeffrey R. Millman
Millman spera che queste cellule beta derivate da cellule staminali possano essere pronte per la ricerca sugli esseri umani entro 3-5 anni.
"Quello che stiamo immaginando è una procedura ambulatoriale in cui una sorta di dispositivo riempito con le cellule verrebbe posizionato appena sotto la pelle", ha detto.
Le cellule staminali potrebbero avere un enorme potenziale nello sviluppo di nuove terapie.
Cellule staminali nello sviluppo di farmaci
Un modo in cui gli scienziati utilizzano le cellule staminali al momento è lo sviluppo e la sperimentazione di nuovi farmaci.
Il tipo di cellule staminali che gli scienziati usano comunemente a questo scopo sono chiamate cellule staminali pluripotenti indotte.
Si tratta di cellule che hanno già subito la differenziazione, ma che gli scienziati hanno geneticamente "riprogrammato" utilizzando virus, in modo che possano dividersi e diventare qualsiasi cellula. In questo modo agiscono come cellule staminali indifferenziate.
Gli scienziati possono far crescere cellule differenziate da queste cellule staminali pluripotenti per assomigliare, ad esempio, alle cellule tumorali. Creare queste cellule significa che gli scienziati possono usarle per testare farmaci anti-cancro.
I ricercatori stanno già producendo un'ampia varietà di cellule cancerose utilizzando questo metodo. Tuttavia, poiché non possono ancora creare cellule che imitano le cellule tumorali in modo controllato, non è sempre possibile replicare i risultati con precisione.
Le attuali terapie con cellule staminali funzionano?
Negli ultimi anni sono state aperte cliniche che forniscono trattamenti con cellule staminali.
Uno studio del 2016 pubblicato in Cellule staminali cellulari contava 570 di queste cliniche solo negli Stati Uniti. Offrono terapie a base di cellule staminali per disturbi che vanno dagli infortuni sportivi al cancro.
Tuttavia, le terapie con cellule staminali sono ancora per lo più teoriche piuttosto che basate sull'evidenza.
Pochissimi trattamenti con cellule staminali hanno raggiunto anche la prima fase di una sperimentazione clinica. Gli scienziati stanno conducendo la maggior parte delle attuali ricerche sui topi o su una capsula di Petri.
Nonostante ciò, la Food and Drug Administration (FDA) statunitense consente alle cliniche di iniettare alle persone le proprie cellule staminali, a condizione che le cellule siano destinate a svolgere solo la loro normale funzione, secondo Cellule staminali cellulari.
Da dove vengono le cellule staminali?
Gli scienziati possono raccogliere le cellule staminali in modi diversi.
Le cellule staminali embrionali provengono da un embrione che ha solo pochi giorni.
Gli scienziati possono estrarre cellule staminali adulte da diversi tipi di tessuto, inclusi cervello, midollo osseo, vasi sanguigni, muscoli scheletrici, pelle, denti, intestino, fegato, tra gli altri.
Il liquido amniotico contiene cellule staminali. Molte donne optano per un test di amniocentesi che verifica la presenza di disabilità congenite prima della nascita del bambino. Se il medico mantiene il liquido, potrebbe usarlo in futuro per trattare altre condizioni durante la gestazione o dopo il parto.
Le cellule staminali pluripotenti indotte (cellule iPS) sono cellule che gli scienziati possono riprogrammare per agire come cellule staminali, da utilizzare nella medicina rigenerativa.
Dopo aver raccolto le cellule staminali, gli scienziati di solito le conservano in azoto liquido per un uso futuro.
Problemi etici
Storicamente, l'uso delle cellule staminali nella ricerca medica è stato controverso.
Questo perché quando l'uso terapeutico delle cellule staminali è venuto per la prima volta all'attenzione del pubblico alla fine degli anni '90, gli scienziati stavano ricavando cellule staminali umane da embrioni.
Molte persone non sono d'accordo con l'utilizzo di cellule embrionali umane per la ricerca medica perché estrarre lo stelo significa distruggere l'embrione.
Ciò crea problemi complessi, poiché le persone hanno credenze diverse su ciò che costituisce l'inizio della vita umana.
Per alcune persone, la vita inizia quando nasce un bambino o quando un embrione si sviluppa in un feto. Altri credono che la vita umana inizi al concepimento, quindi un embrione ha lo stesso status morale e gli stessi diritti di un adulto o di un bambino.
Il presidente George W. Bush aveva una visione religiosa forte e favorevole alla vita e nel 2001 ha vietato i finanziamenti per la ricerca sulle cellule staminali umane.
Tuttavia, l'amministrazione del presidente Obama ha consentito un parziale annullamento di queste restrizioni alla ricerca.
Tuttavia, nel 2006, gli scienziati avevano già iniziato a utilizzare le cellule staminali pluripotenti. Gli scienziati non derivano queste cellule staminali da cellule staminali embrionali. Di conseguenza, questa tecnica non ha le stesse preoccupazioni etiche.
Con questo e altri recenti progressi nella tecnologia delle cellule staminali, l'atteggiamento verso la ricerca sulle cellule staminali sta lentamente iniziando a cambiare.
Ricerca attuale
La ricerca sulle cellule staminali sta aiutando gli scienziati a capire come un organismo si sviluppa da una singola cellula e come le cellule sane arrivano a sostituire le cellule difettose nelle persone e negli animali.
Capire il cancro
Molte condizioni mediche gravi che si verificano negli esseri umani, come il cancro e le disabilità congenite, si verificano perché le cellule si dividono in modo anomalo.
Una migliore comprensione delle cellule staminali può fornire informazioni su come si presentano queste malattie e sulle possibili opzioni di trattamento.
Medicina rigenerativa
Nel giugno 2016, due ricercatori hanno vinto il secondo premio nella categoria dei materiali del concorso tecnologico emergente della Royal Society of Chemistry del Regno Unito per la creazione di un biomateriale sintetico che stimola le cellule staminali native dei denti di una persona.
I ricercatori ritengono che questo materiale sostituirà le otturazioni, poiché le cellule staminali spingerebbero i denti danneggiati a guarire da soli.
Sebbene siano necessarie molte più ricerche prima che le terapie con cellule staminali possano diventare parte della pratica medica regolare, la scienza sulle cellule staminali è in continuo sviluppo.
In quasi tutte le aree terapeutiche, i medici sperano che la tecnologia delle cellule staminali rivoluzionerà le norme terapeutiche e introdurrà almeno un nuovo standard di trattamento personalizzato, e forse anche i corpi di auto-guarigione.
Quando ciò potrebbe accadere, nessuno è pronto a dirlo.
Scopri di più qui sulle cellule staminali, sulla loro provenienza e sul loro possibile utilizzo.
