Le cellule staminali

Negli ultimi 2-3 anni si è sentito molto parlare delle cellule staminali e del loro possibile utilizzo per la cura dei tumori. In questo articolo possiamo andare a capirne bene il funzionamento e a distinguerle in base alla loro funzione.
Le cellule staminali sono cellule primitive indifferenziate, cioè ancora non specializzate a diventare componenti di un particolare organo o tessuto. Hanno la capacità di trasformarsi in molti altri tipi di cellule attraverso un meccanismo chiamato “differenziamento cellulare” e sono, quindi, in grado di sostituire le cellule che naturalmente muoiono o si danneggiano. Per questa ragione possono essere definite come “pezzi di ricambio” utili per riparare organi e tessuti deteriorati. Proprio tale potenzialità fa intuire quanto preziose esse siano per la salute umana e il futuro della ricerca.
Le staminali contenute nel nostro organismo risiedono solamente in certe aree del corpo tra cui cervello, midollo osseo, derma (lo strato di pelle più profondo), vasi sanguigni e polpa dentaria. Altri tipi di cellule staminali sono prelevabili da fonti come il cordone ombelicale e il liquido amniotico. Esiste, infine, un ultimo tipo di staminali, chiamate “embrionali“: per utilizzarle è necessario distruggere un embrione di poche settimane (procedura intorno a cui è vivace il dibattito etico, tanto che in molti Paesi la legge vieta di raccoglierle). Esse sono quelle che hanno la maggiore capacità di differenziarsi in tutti i tipi di cellule, poiché sono in grado di moltiplicarsi moltissime volte.

Caratteristiche distintive

Per potersi definire “staminale”, una cellula deve soddisfare due principi:

1. l’auto rinnovamento, cioè la capacità di compiere un numero illimitato di cicli replicativi mantenendo sempre lo stesso stadio differenziativo;
2. la pluripotenza, ovvero la capacità di dare origine a una o più linee o tipi cellulari tramite il differenziamento. Questo concetto contiene al suo interno anche quello di transdifferenziamento, cioè la capacità, in fase di differenziamento, di cambiare la propria linea cellulare.

I tipi di cellule staminali

Esistono quattro tipi di staminali classificate in base alla loro potenzialità di differenziarsi:

• Totipotenti: sono in grado di originare un intero organismo e sono presenti solo nell’embrione pochi giorni dopo la fecondazione. Nei mammiferi è conosciuta una singola cellula di questo genere (zigote). Già fra la terza e la quarta divisione cellulare, le cellule iniziano a perdere la loro totipotenza.
• Pluripotenti: danno origine a tutti i tessuti e sono presenti solo nell’embrione.
• Multipotenti: dette anche cellule progenitrici, sono capaci di trasformarsi in molti tessuti. Un esempio di staminale multipotente è la cellula ematopoietica, cioè una cellula staminale del sangue che può dare origine a diversi tipi di cellule ematiche, ma non a cellule di altro genere.
• Unipotenti: dette anche cellule precursori, possono originare un solo tessuto e, quindi, hanno la capacità di differenziarsi in un unico tipo di cellula. A questa categoria appartengono per esempio gli epatociti, che costituiscono la parte fondamentale del fegato e permettono all’organo di rigenerarsi da un minimo del 25% della sua massa originaria. Sono presenti nell’organismo adulto.

Classificazione in base all’origine

Le staminali possono essere classificate anche in base alla loro sorgente di derivazione. In questo caso si distinguono in:

• Cellule staminali amniotiche. Sono contenute nel liquido amniotico e possono essere prelevate mediante amniocentesi. Hanno caratteristiche biologiche simili a quelle delle staminali embrionali, ma non comportano problemi di natura etica legati alla distruzione dell’embrione. Molte sono le patologie per le quali è prevista l’applicazione sull’uomo: malattie della retina, diabete, patologie neuro degenerative, chirurgia ricostruttiva, malattie rare. La ricerca ha inoltre dimostrato che questo tipo di cellula può tornare a essere una staminale embrionale, quindi con tutte le sue peculiarità ma senza implicazioni etiche.
• Cellule staminali da villo coriale. Sono contenute nelle strutture della membrana placentare, dette villi coriali. Sono un tipo di staminali con prospettive applicative in medicina rigenerativa, perché hanno buone capacità riproduttive e ottima stabilità genomica. È possibile conservare a uso autologo questo tipo di cellule prelevate durante l’esecuzione della villocentesi oppure da un frammento di placenta recuperato subito dopo il parto.
• Cellule staminali ematopoietiche. Contenute nel sangue residuo della placenta e del cordone ombelicale (raccolto mediante prelievo dalla vena ombelicale), danno origine a tutte le cellule del sangue. Dal 1988 sono impiegate per curare il morbo di Günther, la sindrome di Hurler, la leucemia linfocitica acuta e altre patologie del sangue che riguardano soprattutto i bambini.
• Cellule staminali adulte. Presenti nell’adulto, sono staminali non specializzate che si riproducono giornalmente per fornire alcune specifiche cellule, come i globuli rossi. Le staminali adulte estratte dallo stroma del midollo osseo possono trasformarsi in cellule epatiche, neurali, muscolari, renali e follicolari. Caratteristiche simili si ritrovano anche nelle staminali contenute nel tessuto adiposo, abbondanti e facilmente prelevabili. Le staminali adulte hanno una versatilità limitata.
• Cellule staminali embrionali. Appartengono alla categoria delle cellule pluripotenti e, una volta estratte, possono essere messe in coltura e fatte proliferare nella linea cellulare voluta dal ricercatore. Esse rappresentano il principale strumento degli studi per la rigenerazione di alcuni tessuti che nell’organismo sono non proliferanti come i cardiomiociti cardiaci, i neuroni e gli epatociti.
• Cellule staminali pluripotenti indotte. Si tratta di cellule differenziate riprogrammate in cellule pluripotenti attraverso l’induzione di una proteina chiamata Nanong, che impedisce alle staminali di differenziarsi. Le cellule così riprogrammate potrebbero essere impiegate più diffusamente nelle terapie basate sull’utilizzo delle staminali e, poiché sono generate a partire da cellule somatiche adulte, non presentano i problemi etici delle staminali embrionali.

Banche di crioconservazione

Le banche di crioconservazione delle cellule staminali sono strutture con elevati standard di sicurezza in cui le cellule prelevate vengono stoccate in contenitori di azoto liquido o di vapori di azoto (-170°/-190°) fino al loro utilizzo. La legislazione che regola queste banche varia da Paese a Paese e la normativa si differenzia a seconda della fonte di prelievo delle cellule (liquido amniotico, cordone ombelicale, sangue, polpa dentale, ecc.) e dell’uso previsto (autologo o allogenico). In Italia è vietata la conservazione delle cellule cordonali a uso autologo presso banche private, ma ne è consentita la conservazione presso strutture estere. In alcuni ospedali è possibile effettuare la donazione delle cellule staminali cordonali, che vengono conservate presso banche situate in strutture pubbliche.

Il futuro prossimo

Al momento la ricerca ha permesso di trattare numerose malattie attraverso l’utilizzo delle cellule staminali, tra cui i tumori del sangue (leucemie e linfomi). Le cellule della cornea, poi, sono utilizzate per curare alcuni danni oculari, mentre le staminali della pelle sono usate in caso di grandi ustioni. Per il futuro la scienza sta concentrandosi sulla possibilità di curare patologie come Alzheimer,Parkinson, sclerosi multipla, lesioni spinali e malattie dell’apparato cardiovascolare tra cui l’ictus.