Cellule staminali: prospettive mediche e problema etico

con riduzione delle abilità motorie.

I bambini colpiti spesso imparano a camminare in

ritardo e, intorno ai 5 anni, mostrano un'andatura

particolare, difficoltà a fare le scale, ingrossamento

(ipertrofia) dei polpacci.

La malattia progredisce causando grave scoliosi, perdita della deambulazione entro i

12 anni e, in seguito, perdita della funzione degli arti superiori. Anche i muscoli

respiratori e il cuore sono coinvolti e sono proprio le complicanze cardiache e

respiratorie a ridurre l'aspettativa di vita di questi pazienti. In alcuni casi ci può essere

un deficit cognitivo, di entità molto variabile.

Come si trasmette? La malattia è causata dall’ alterazione del gene

codificante per la distrofina, localizzato sul

cromosoma X. In genere solo i maschi (che

hanno un solo cromosoma X) presentano i

sintomi, mentre le femmine, a parte alcune

eccezioni, sono portatrici sane (perché

possiedono un altro cromosoma X oltre a quello

mutato, che può compensarne le funzioni). In

alcuni casi la malattia si trasmette in modo

sporadico: l'alterazione genetica compare

direttamente nell'individuo colpito e non è

presente nella madre.

Quali sono le possibilità di cura attualmente disponibili?

Al momento non esiste una terapia risolutiva per la malattia, l’unica soluzione sarebbe

ricorrere alla medicina rigenerativa.

2.2. ADA-SCID

Che cos'è e come si manifesta? L'Ada-Scid appartiene al gruppo

delle immunodeficienze combinate gravi (Scid),

malattie in cui il sistema immunitario è

gravemente compromesso, al punto che

l'organismo è incapace di difendersi da qualsiasi

agente infettivo. L'Ada-Scid si manifesta già

nelle prime settimane di vita con estrema

suscettibilità a tutti i tipi di infezioni, anche da

parte dei batteri e dei virus più innocui per le

persone sane. In assenza di trattamento, 5

compaiono ben presto infezioni ricorrenti,

soprattutto a carico dell'apparato respiratorio,

che possono risultare fatali per i bambini affetti

entro i primi anni di vita.

Come si trasmette? L'Ada-Scid è causata dall'alterazione del gene

che permette la produzione di un enzima

chiamato adenosin deaminasi (Ada), importante

nella maturazione di un gruppo di cellule del

sistema immunitario (i linfociti). La malattia si

trasmette come carattere autosomico recessivo:

questo significa che se in una coppia entrambi i

genitori sono portatori sani, a ogni gravidanza si

ha un rischio del 25% di generare figli affetti.

Quali sono le possibilità di cura attualmente disponibili?

Fino a poco tempo fa, l'unico trattamento risolutivo era il trapianto di midollo osseo da

donatori compatibili. In alternativa, si può fornire al bambino l'enzima Ada purificato,

di origine bovina (terapia Peg-Ada), somministrato con iniezioni periodiche. Non

sempre, però, questa terapia è efficace. Dal 2002 è disponibile un protocollo di terapia

genica, messo a punto per la prima volta dai ricercatori dell'Istituto San Raffaele-

Telethon per la Terapia Genica di Milano (Hsr-Tiget), che ha permesso finora di curare

in maniera definitiva 13 bambini affetti dalla malattia.

3. Nuove prospettive mediche Per la cura di queste patologie, fino a poco

tempo fa incurabili, si può ricorrere a trapianti di

organo, di tessuto, o di singole cellule. L’idea di

curare alcune malattie con trapianti di organi, o

addirittura di cellule, nel caso del midollo osseo,

non è nuova. Sin dall’inizio del Novecento i

medici hanno iniziato a utilizzare queste

tecniche. Ora però i meccanismi sono un po’ più

chiari e con le cellule staminali si sono aperte

nuove possibilità.

Le staminali potrebbero portare alla fine delle

lunghe liste d’attesa per i trapianti; infatti, se si

trovasse il modo di generare interi organi grazie 6

a queste particolari cellule, il problema della

disponibilità di organi svanirebbe.

Le staminali potrebbero portare alla fine stessa della pratica del trapianto, che è

ancora molto invasiva e spesso problematica. Questo se un giorno, dopo aver

compreso in modo efficace tutti i meccanismi delle staminali, si riuscisse a fornire

nuove cellule agli organi ammalati, semplicemente iniettando cellule staminali.

Un ulteriore metodo di terapia allo studio è quello di immettere nel corpo umano

fattori di crescita specifici, che facciano in modo che le staminali già presenti nei

tessuti da curare, aumentino la loro attività e si moltiplichino.

4. Le cellule staminali

Le cellule staminali rappresentano la nuova frontiera della medicina e la concreta

speranza di vincere malattie che fino a ieri parevano incurabili. Ma cosa sono le cellule

staminali? Dove si trovano? Come è possibile utilizzarle per curare? E per curare cosa?

Cosa sono?

4.1. Analizzando il processo di formazione di un

organismo si può osservare il momento in cui

nasce ogni tipo di cellula staminale. Una cellula

è definita staminale se è in grado di dar luogo a

una progenie di cellule via via sempre più

differenziate e specializzate. Le cellule staminali

sono quindi le cellule progenitrici di tutti gli

organi e i tessuti del nostro corpo. Sono cellule

indifferenziate, che non hanno ancora assunto

una specifica funzione ma che – a determinate

condizioni – possono specializzarsi e svilupparsi

in tessuti e organi. Tutti possono comprendere

quanto questa loro caratteristica le renda

preziose per la medicina. Se si riuscisse a

istruire adeguatamente queste cellule, si

potrebbero utilizzare per “riparare” organi e

tessuti danneggiati. È un orizzonte nuovo quello

che si sta aprendo, l’orizzonte appunto della

medicina rigenerativa.

Dove si trovano?

4.2. La distinzione importante è quella tra cellule

staminali embrionali e adulte. Le prime sono

presenti nell’embrione di una settimana e sono

dette “totipotenti” perché in grado di

differenziarsi in tutti i tipi cellulari del nostro

corpo. L’estrazione di queste cellule pone però

dei seri problemi di natura bioetica perché

comporta la distruzione dell’embrione. Le cellule 7

staminali adulte - più propriamente somatiche,

perché non provengono necessariamente da

adulti ma anche da bambini o cordoni ombelicali

- sono presenti in alcuni dei nostri organi e

tessuti, e hanno generalmente il compito di

rigenerare l’organo o il tessuto in cui risiedono.

Le cellule staminali del midollo osseo, per

esempio, sono emopoietiche, cioè in grado di

differenziarsi in cellule specializzate del sangue.

Ogni giorno 200 miliardi di globuli rossi sono generati nel corpo da cellule staminali

emopoietiche. A seconda delle loro caratteristiche, le staminali adulte possono essere

“multipotenti”, ovvero in grado di dar luogo ad alcuni tipi di cellule, o “unipotenti”,

cioè capaci di specializzarsi in un solo tipo cellulare. Dunque le cellule staminali adulte

si possono estrarre da diversi organi e tessuti, e in particolare dal midollo osseo, dal

tessuto adiposo e dal sangue del cordone ombelicale.

4.3. Totipotenza, pluripotenza, multipotenza e unipotenza

Esistono diversi tipi di cellule staminali che possono essere classificati in base alla loro

capacità di generare progenie in: Totipotenti, Pluripotenti, Multipotenti e Unipotenti.

L’organismo adulto possiede solo cellule staminali Unipotenti; gli altri tipi di cellule

staminali si possono ritrovare solo nel corso dello sviluppo embrionale e fetale.

Cellule staminali Totipotenti:

- Le cellule staminali totipotenti hanno l’abilità di

differenziarsi in tutti i tipi di cellule. In

particolare, nei mammiferi, la cellula totipotente

è lo zigote, e solo le due cellule che risultano

dalle sue prime divisioni conservano la capacità

di dar vita a tutto ciò che serve al successivo

sviluppo. Tra la terza e la quarta divisione

cellulare le cellule iniziano a perdere la loro

totipotenza. A questo punto avviene la

formazione della morula, così chiamata perché

l’uovo fecondato assume la forma di una piccola

mora, composta all’incirca da sedici cellule.

Cellule staminali pluripotenti

- Viene definita pluripotente una cellula che può

generare ogni tipo di cellula che si trova

nell’embrione. Allo stadio di morula la

segmentazione si accentua, le cellule

cominciano a produrre un liquido che va a

riempire gli spazi intercellulari e poi si raccoglie

al centro della morula. Si passa così allo stadio

di formazione della blastocisti: 8

Le cellule esterne della morula formano il

o trofoblasto che darà luogo alla placenta e

agli altri sistemi di sostegno che

serviranno allo sviluppo in utero

dell’embrione (ma che non comporranno

l’embrione stesso)

Le cellule più interne della morula

o l’embrioblasto

formano che darà vita

all’embrione vero e proprio e poi al feto

Le cellule del trofoblasto e dell’embrioblasto sono definite pluripotenti perché, se prese

singolarmente, non possono portare allo sviluppo di un organismo. Le cellule

dell’embrioblasto però possono dar vita a tutti i tessuti presenti in un uomo sviluppato.

Sono queste le famose cellule staminali embrionali, oggetto di ricerca scientifica e di

dispute bioetiche.

Cellule staminali multipotenti:

- È multipotente una cellula staminale adulta che

produce più di un tipo di cellula specializzate:

A partire dall’ottavo giorno dal concepimento,

l’embrioblasto assume l’aspetto di un disco nel

quale si possono distinguere tre strati diversi di

cellule, detti foglietti germinativi:

L’endoderma che darà vita a: intestino,

o sistema respiratorio, fegato e altri tessuti.

Il mesoderma che darà vita a:cellule del

o sangue, vasi sanguigni, cuore e altri

tessuti.

L’ectoderma che darà vita a: sistema

o nervoso centrale, pelle

Le cellule dei foglietti germinativi quindi non possono dar vita a tutti i tessuti di un

organismo sviluppato, ma solo a quelli sopra specificati, e vengono quindi definite

“multipotenti”.

Cellule staminali unipotenti:

- 9

Le cellule staminali unipotenti, a differenza di tutte le altre, possono dar luogo solo

ad un determinato tipo di cellule: ad esempio, la cellula staminale germinale può

dare origine solo a spermatozoi.

Questo tipo di cellule si origina una volta terminato lo sviluppo dell’organismo, e

sono chiamate anche staminali adulte o staminali tessuto specifiche.

L’organismo adulto è composto da tre tipi di popolazioni cellulari:

Popolazioni cellulari in espansione, presenti nei tessuti che continuano a

o crescere per lungo tempo

Popolazioni cellulari stabili, che compongono i tessuti non soggetti a crescita

o Popolazioni cellulari di rinnovo, presenti nei tessuti il cui normale

o funzionamento richiede la continua reintegrazione delle cellule via via

perdute. Quest’ultimo processo avviene quotidianamente

in tessuti come la pelle, i capelli, le unghie, il

sangue e altri. In altri tessuti che compongono

organi come il cuore o il cervello, questo

processo può avvenire, ma molto più raramente

che nei tessuti sopra citati. Al termine del loro

sviluppo i nostri organi mantengono una sorta di

magazzino-officina che contiene la materia

prima con la quale, quando è necessario

vengono prodotte le cellule di ricambio per

mantenere il sistema in condizioni normali.

4.4. Cellule staminali adulte e embrionali

Cellule staminali adulte:

- Le cellule staminali adulte sono cellule indifferenziate che si trovano nei tessuti

adulti, possono rigenerarsi e possono, entro certi limiti, differenziarsi per dar luogo

a tipi di cellule specializzate nei tessuti in cui hanno origine. Queste cellule,

chiamate anche staminali somatiche, si trovano in posizioni strategiche, all’interno

degli organi, che permettono loro di sapere tramite impulsi biochimici se c’è

bisogno di produrre cellule mature.

Un altro aspetto fondamentale delle cellule staminali adulte è la cosiddetta

staminalità. Questo termine si riferisce al potenziale di una cellula staminale di

generare diversi tipi di cellule mature.

Ciò è reso possibile dalla divisione asimmetrica delle cellule staminali: anziché dare

vita a due cellule identiche tra loro, danno vita a due cellule figlie diverse tra loro.

La divisione asimmetrica consiste in diverse fasi:

Il ciclo cellulare procede in modo analogo

o alle cellule normali nelle fasi di crescita (G1), 10

di duplicazione del DNA (fase S) e degli