Le cellule staminali sono particolari cellule che si trovano in qualsiasi organismo e che si distinguono da qualsiasi altro tipo di cellula perché non sono ancora differenziate, non avendo ancora raggiunto un grado di specializzazione ben definito, sia per quel che concerne l’aspetto sia per quel che riguarda la funzione.
Queste cellule hanno l’enorme potenzialità di dare origine ad altre cellule di diverso tipo, caratteristica fondamentale che può essere impiegata in campo medico per riparare organi o tessuti danneggiati, come nel caso delle leucemie, malattie curate ormai da qualche anno grazie alle staminali prelevate dal midollo osseo, sede di maggior produzione di queste cellule negli individui adulti. Tuttavia, le staminali sono presenti anche nell’embrione e nel cordone ombelicale ed è proprio per questo che da molti anni si sono accesi dibattiti sull’opportunità di prelevare queste cellule dagli individui adulti piuttosto che dagli embrioni, causandone così la morte. Bisogna però sottolineare la diversa potenzialità a seconda dell’origine, molto più marcata in quelle embrionali. Nel 2007 si è poi scoperto che le cellule staminali contenute nel liquido amniotico possiedono caratteristiche biologiche simili a quelle embrionali; ciò ha rappresentato un passo avanti nella risoluzione delle controindicazioni di tipo etico legate alla morte dell’embrione.
Cellule staminali – Autorinnovamento e potenza
Per poter essere definite staminali le cellule devono possedere due proprietà: autorinnovamento e potenza.
L’autorinnovamento è la capacità delle cellule di compiere un illimitato numero di cicli replicativi senza modificare il proprio stadio differenziativo. Questa proprietà delle cellule staminali è stata identificata nel lontano 1963 nel corso di alcuni studi sul midollo osseo.
Una cellula staminale può realizzare l’autorinnovamento in due modi: tramite la divisione asimmetrica obbligata oppure tramite differenziamento stocastico. Nel primo caso una cellula staminale origina un’altra cellula staminale e una cellula destinata a differenziarsi; nel secondo caso si tratta di una popolazione di cellule staminali che si conserva dal momento che esiste un numero pressoché identico di cellule staminali che generano altre due cellule staminali replicandosi, accanto a cellule staminali che generano invece due cellule destinate a differenziarsi.
La potenza è invece la capacità di originare una o più linee (o tipi) cellulari tramite il differenziamento.
Classificazione
Le staminali vengono generalmente classificate in base alla loro potenza, ovvero, come accennato poco sopra, in base alla loro capacità di differenziarsi nei vari tipi o linee cellulari. In base a tale criterio si distinguono celllule staminali
- totipotenti
- pluripotenti
- multipotenti
- oligopotenti
- staminali unipotenti.
Staminali totipotenti – Nel momento del concepimento, ogni individuo è costituito esclusivamente da un’unica cellula formatasi dall’unione dei gameti maschile e femminile, ossia lo zigote. È da questa cellula che si origineranno successivamente tutti i tessuti e gli organi dell’individuo e questo avviene grazie alla capacità dello zigote di contenere ogni informazione necessaria per creare tutte le future cellule dell’organismo. Proprio per questa sua capacità di dare origine a qualsiasi tessuto vengono definite totipotenti, in quanto possono specializzarsi in qualunque tessuto, da quello cardiaco a quello nervoso, sanguigno o anche osseo.
Staminali pluripotenti – Sono cellule in grado di dividersi e differenziarsi in tutti i tipi di cellule di un soggetto adulto, fatta eccezione per le cellule extraembrionali; le cellule staminali pluripotenti, infatti, non sono in grado di originare la placenta che è appunto un tessuto extraembrionale.
Staminali multipotenti – Queste cellule, note anche come cellule progenitrici, sono in grado di differenziarsi in un numero limitato di lignaggi cellulari (si definisce lignaggio cellulare l’insieme delle cellule specializzate che derivano da una cellula madre originale). Sono in grado di generare tutti i tipi di cellule che compongono un determinato tessuto; sono cellule continuamente impegnate in una specifica funzione tissutale. Tipico esempio di cellule staminali multipotenti sono le cellule ematopoietiche (le cellule staminali del sangue.
Staminali oligopotenti – Vengono definite oligopotenti quelle cellule che sono in grado di differenziarsi soltanto in alcuni tipi di cellule che compongono un determinato tessuto. Tipico esempio sono le cellule staminali vascolari che formano la parete muscolare dei vasi sanguigni.
Staminali unipotenti – Sono le meno versatili. Sono infatti in grado di differenziarsi in un solo tipo di cellule. Classico esempio di cellula staminale unipotente è l’epatocita; gli epatociti, ovvero le cellule del fegato, sono per esempio in grado di ricostruire parte dell’organo nel caso di asportazione, ma non possono formare altri tipi di tessuto.
Un’altra modalità di classificazione delle cellule staminali è relativo alla loro fonte di derivazione. Si distinguono in base a questo criterio cellule staminali amniotiche, da villi coriali, ematopoietiche, adulte, embrionali e pluripotenti indotte.
Cellule staminali mesenchimali
Non devono essere confuse con le cellule ematopoietiche le cellule staminali mesenchimali, anch’esse, come le ematopoietiche, si trovano nel midollo osseo e svolgono un’importante funzione di riparazione di vari tessuti (per esempio, quelli osseo, cartilagineo e adiposo).
I ricercatori stanno cercando di sviluppare terapie a base di cellule staminali mesenchimali in grado di riparare le lesioni ossee o cartilaginee (per esempio, osteoartrosi, lesioni meniscali ecc.). Secondo alcuni studi, le cellule staminali mesenchimali potrebbero avere un ruolo nella formazione di nuovi vasi sanguigni in quei tessuti che hanno subito un danno; ciò potrebbe essere di significativo aiuto nel trattamento di quei tessuti che sono stati danneggiati da una determinata patologia (si pensi, per esempio, ai danni provocati da un infarto del miocardio).
I ricercatori stanno inoltre cercando di capire se le cellule staminali mesenchimali possano risultare utile nella riduzione dei processi infiammatori, nel rallentamento delle patologie autoimmuni e nella prevenzione del rigetto di organi trapiantati, sicuramente la complicanza più importante delle operazioni chirurgiche di trapianto d’organo.
Cellule staminali adulte (somatiche)
Anche nell’individuo adulto rimangono alcune cellule staminali con lo scopo di assicurarne il mantenimento, per esempio tramite la creazione di nuove cellule del sangue (in questo caso si tratta di cellule ematopoietiche), ma la maggior parte degli scienziati è concorde nell’approfondire le ricerche sulle cellule staminali embrionali, onde poter arrivare a comprendere meglio il funzionamento di quelle adulte.
Le sedi in cui è possibile ritrovare cellule staminali negli adulti sono il cuore, il cervello, il fegato, la pelle e la retina, organi da cui è possibile prelevarle per la cura di numerose malattie degenerative come il morbo di Parkinson, il diabete mellito, l’infarto del miocardio o del cervello e la malattia di Alzheimer, gravi patologie che tendono a distruggere i tessuti interessati.
Tra le staminali adulte vanno comprese anche quelle contenute nei vasi sanguigni del cordone ombelicale, che spesso viene eliminato dalle strutture ospedaliere dopo la nascita, anche se negli ultimi anni si sta diffondendo la sua donazione a scopi curativi prevalentemente per la sua potenzialità ematopoietica.
Cellule staminali embrionali o adulte?
Annoso e di difficile soluzione il dibattito che da anni imperversa nella comunità scientifica riguardo all’utilizzo di quelle embrionali piuttosto che adulte nel campo della ricerca medica. Non tutti gli Stati sono infatti d’accordo sulla legittimità di impiegare embrioni e si oppongono fermamente, sostenendo inoltre la medesima potenzialità rigenerativa di quelle adulte, anche se in realtà le loro capacità non sono illimitate.
Nel 1998 il ricercatore americano James Thompsons coprì la prima linea di cellule staminali embrionali umane.
Generalmente, quelle embrionali sono ottenute da tecniche di coltura embrionale di laboratorio, impiegando feti derivanti dalle procedure della fecondazione assistita, ormai congelati e non più impiantabili nell’utero della madre (i cosiddetti embrioni sovranumerari). In alcuni casi si impiegano staminali fetali ricavate da aborti, alla pari dell’uso che si può fare degli organi sani che vengono espiantati dai cadaveri, ma non è ancora confermato se la loro capacità è totipotente alla pari di quelle embrionali. In molti casi si ricorre comunque all’estrazione di staminali da un embrione sano, che in seguito non supera quasi mai le due settimane dalla fecondazione.
Impiego in campo medico: clonazione terapeutica e TNSA
Per clonazione si intende solitamente la riproduzione di un organismo geneticamente identico all’organismo che ha donato la cellula utilizzata, senza necessità della fusione dei gameti, che darebbe naturalmente origine a un codice genetico differente.
La tecnica consiste nell’estrarre il nucleo da una cellula somatica qualunque, impiantandolo poi in un ovocita fecondato, che sia stato precedentemente privato del nucleo. A questo punto l’ovocita con il nuovo nucleo può seguire due strade: essere impiantato in un utero e svilupparsi per dare origine a un cosiddetto clone (clonazione riproduttiva) o essere utilizzato come fonte di staminali embrionali, che si formeranno subito dopo la fecondazione (clonazione terapeutica). Quest’ultima ha dei risvolti notevoli in campo medico poiché può fornire cellule staminali senza che si arrivi alla formazione dell’embrione, interrompendo lo sviluppo delle cellule molto tempo prima.
Esiste infine una tecnica definita TNSA, ossia Trasferimento Nucleare di Staminali Autologhe, simile alla clonazione, ma senza la necessità che si formi lo zigote. Pur utilizzando le tecniche di trasferimento nucleare, il procedimento porta a una riprogrammazione del nucleo delle cellule somatiche mediante il contatto con il contenuto cellulare dell’ovocita, senza dare origine a uno zigote vero e proprio, poiché non più in grado di dare origine a un embrione e successivamente a un feto. Si tratta fondamentalmente di un processo che origina una forma di espansione cellulare, ottenuta tramite via asessuata.
