Cellule staminali embrionali, Tecnologie per terapia genica e cellulare

Cellule staminali embrionali

Cellule staminali

Le cellule staminali sono cellule primitive, non specializzate dotate della capacità di autorigenerarsi (self-renewal) con progenie identica alla cellula madre. Le cellule staminali sono quindi cellule il cui destino non è ancora deciso. Possono originare vari tipi di cellule somatiche diverse, attraverso un processo chiamato differenziamento. Una ES (o staminale embrionale) per essere mantenuta in coltura ha bisogno della citochina e di un’interleuchina.

LIF (Leukemia Inhibitory Factor) La cellula figlia differenziata sarà diversa dalla cellula madre. Le cellule staminali sono classificate in base alla loro potenza. La potenza è la capacità delle cellule staminali di dare origini a più tipi cellulari. Più tipi cellulari una cellula staminale può dare, più è potente.

• Totipotente: può dare tutti i tipi cellulari, può svilupparsi in un intero organismo e persino in tessuti extra-embrionali, come ad esempio lo zigote che è quindi in grado di dare cellule somatiche del nostro corpo più cellule extra-embrionali.
• Pluripotente: possono specializzarsi in tutti i tipi cellulari che si trovano in un individuo adulto, ma non in tessuti extra-embrionali (placenta, amnios), un esempio sono le cellule staminali embrionali che quindi danno solo i derivati dei tre foglietti embrionali.
• Multipotente: sono in grado di specializzarsi solo in alcuni tipi cellulari (del foglietto da cui deriva la staminale adulta), un esempio sono le staminali adulte come le MSC (che danno derivati del mesoderma) e le HSC.
• Unipotente: possono generare un solo tipo cellulare specializzato, un esempio sono le cellule precursori delle differenziate ossia una cellula che non è ancora arrivata allo stadio finale del differenziamento (come le EPO).

Le cellule staminali adulte sono cellule non specializzate, reperibili tra le cellule specializzate di un tessuto specifico e sono prevalentemente multipotenti. Le cellule staminali embrionali sono ottenute dai primissimi stadi dello sviluppo embrionale e si possono considerare pluripotenti.

Cellule staminali embrionali

Le cellule staminali embrionali derivano dalla blastocisti ossia un embrione che nel topo è a 3-5 giorni dalla fecondazione, nell’uomo dopo 5-6 giorni. Sono capaci di riprodursi in vitro ipoteticamente indefinitivamente senza perdere il potenziale di pluripotenza (anche se in realtà vengono danneggiate dalla coltura e a man mano perdono questa capacità). Mantengono il cariotipo e quindi il corredo cromosomico che hanno le cellule derivate dall’embrione tra-inizialmente. Essendo cellule pluripotenti possono dare origine a tutte tramite differenziamento.

Colonizzano la linea germinale ad esempio tramite knock-out; nella staminale embrionale viene ad esempio tolto un gene per capire cosa succede senza quel gene e si impianta nella blastocisti e così le cellule colonizzano la blastocisti, si integrano nell’embrione e nella linea germinale. Il figlio di questo topo porterà dunque la mutazione KO.

La pluripotenza viene mantenuta da specifici segnali. Fattori extra-cellulari e fattori di crescita, come LIF, βMP4 e Wnt. Questi tre si legano al loro recettore di membrana, lo attivano ed inizia una cascata che nel caso di LIF porta l’attivazione di geni specifici, mentre βMP4 e Wnt controllano le cascate del segnale che controllano sia la staminalità che il differenziamento. Un’alterazione dei fattori di trascrizione determina un’alterazione del destino della staminale perché inizia a differenziare o non risponde più agli stimoli differenziativi o mantiene la staminalità.

I vantaggi nell’utilizzo di cellule staminali embrionali piuttosto che quelle adulte sono:

• La fonte (se si parla di quelle di topo in quanto per le umane ci sono problemi etici)
• Il potenziale in vitro ed in vivo
• Capacità proliferativa