lunedì, Giugno 24, 2024

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Cellule staminali: amplificarle con mezzi naturali è l’obiettivo

Le novità dal mondo delle cellule staminali si fanno sempre più promettenti: i ricercatori hanno scoperto delle procedure per indirizzare la maturazione delle cellule staminali, facendole diventare cellule funzionali che producono ormoni attivi o che riparano un danno biologico grave. E questo non attraverso esclusivamente i fattori di crescita, ma semplici molecole o metaboliti cellulari. I fattori di crescita sono molecole proteiche che l’organismo produce per regolare i processi di embriogenesi, di crescita e maturazione dei tessuti giovani e adulti. Il corpo produce decine di queste molecole, che possono agire su più tessuti. Un’aberrante produzione di fattori di crescita avviene inseno ai tumori, che li usano per duplicare le loro cellule, resistere agli effetti della chemioterapia e perpetrare la loro durata. Alcune molecole naturali o sintetiche (anche farmaci) possono comportarsi, in certi contesti, anche da fattori di crescita, potendo espletare funzioni simili a quest’ultimi sui processi biologici che essi regolano.

Il limitato uso di fattori di crescita nella terapia delle malattie umane, ha sempre incontrato forti limitazioni legate all’elevato costo legato alla produzione (metodiche di biologia molecolare ed ingegneria genetica). Per tale ragione, i ricercatori hanno volto l’attenzione a molecole più semplici, facilmente sintetizzabili e con un rapporto costo-beneficio più favorevole. Ad esempio, è stato già dimostrato che la vitamina C, unitamente a qualche fattore di crescita ed altre molecole con trattamento in sequenza, può guidare le cellule del midollo osseo a maturare verso una tipologia nervosa o cardiaca. Le cellule staminali pluripotenti umane (hPSC), che esibiscono una capacità illimitata di auto-rinnovamento e possono differenziarsi in tutti i tipi di cellule nel corpo umano, sono una fonte promettente per terapie cellulari e la Medicina Rigenerativa. Un team dell’Università La Jolla a San Diego, California, ha elaborato un protocollo per derivare osteoblasti da hPSC usando una singola, piccola molecola naturale: l’adenosina.

Essa è il mattone dell’ATP, la fonte principale dell’energia muscolare e cellulare, nonché una delle basi del DNA. Le cellule staminali possiedono recettori superficiali per questa sostanza, quindi è probabile che l’adenosina agisca innescando la genesi di segnali cellulari interni. Questo protocollo sperimentale semplice ed efficace, consente di ottenere un gran numero di osteoblasti o cellule osteo-progenitrici, con la capacità di formare tessuti ossei funzionali dalle hPSC. Questo protocollo potrebbe potenzialmente consentire studi e terapie delle patologie scheletriche e sindromi genetiche con forte compromissione della struttura ossea. Fra queste spiccano l’osteopetrosi, la displasia fibrosa ossea, l’acondroplasia e l’osteogenesi imperfetta. Le cellule progenitrici cardiache (CPC) essendo multipotenti offrono una fonte promettente per la riparazione cardiaca, a causa della loro capacità diproliferare e moltiplicarsi in cellule di lignaggio cardiaco.

Un team del Dipartimento di Farmacologia dell’Università dell’Illinois, ha esplorato invece una nuova strategia per la generazione di CPC umane da cellule staminali pluripotenti indotte (hiPSC), utilizzando una piccola molecola chiamata isoxazolo-9 (ISX-9) e la loro capacità di crescere nel tessuto cicatriziale per il miglioramento funzionale del miocardio infartuato di topi. La sopravvivenza e la differenziazione dei progenitori nei cuori infartuati sono state determinate mediante trapianto in vivo in topi immuno-deficienti. Ai topi è stato causato infarto con la legatura dell’arteria discendente anteriore sinistra. ISX-9 ha indotto simultaneamente espressione di fattori di trascrizione cardiaca, Nkx2.5, ISL1, GATA4 e MEF2C entro 3 giorni di trattamento e differenziamento con successo in tre linee cardiache in vitro. ISX-9 ha permesso l’espressione del TGF-β, un marker della transizione mesenchimale, e quello del sistema segnale Wnt.

Il trapianto di cellule produttrici di insulina (IPC) o di cellule progenitrici pancreatiche è una terapia teorica per il diabete di tipo 1. Un team del Dipartimento di Endocrinologia della Nanchang University, in Cina, spera di usare le cellule di fegato neonatali per farle orientare a produrre insulina come le cellule pancreatiche. Hanno così isolato epatociti dai ratti neonati (entro 24h), che sono stati progressivamente indotti in IPC utilizzando un cocktail di 5-AdC, tricostatina A (due agenti usati contro il cancro), acido retinoico (la forma attiva della vitamina A), insulina-transferrina-selenio e nicotinamide (vitamina B3). Queste cellule, poi, sono state trapiantate in topi con diabete tipo 1 e il team ha riscontrato una diminuzione della glicemia, con un aumento del livello di insulina rispetto al modello diabetico. I profili di espressione dinamica dei microRNA (miRNA) hanno mostrato che il traffico dei miRNA erano associati alla ricombinazione genetica, al mantenimento della pluripotenza delle cellule staminali e alla secrezione di insulina.

Quindi, espandendo le conoscenze sarà possibile avere opzioni terapeutiche valide, per trattare malattie che finora necessitano di approcci puramente medicinali e/o chirurgici, e soprattutto per quelle che non hanno neppure questa fortuna.

  • a cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Rai N et al. Drug Deliv Transl Res. 2020; 10(4):1147-69.

Chen G et al. Stem Cell Rev Rep. 2020; 16(3):511-523.

Pan G et al. Biochem Biophys Res Commun. 2018 Mar 15.

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Kang H et al. Curr Protoc Stem Cell Biol. 2018 Feb 28; 44.

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Dott. Gianfrancesco Cormaci
Dott. Gianfrancesco Cormaci
Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998, specialista in Biochimica Clinica dal 2002, ha conseguito dottorato in Neurobiologia nel 2006. Ex-ricercatore, ha trascorso 5 anni negli USA alle dipendenze dell' NIH/NIDA e poi della Johns Hopkins University. Guardia medica presso la casa di Cura Sant'Agata a Catania. In libera professione, si occupa di Medicina Preventiva personalizzata e intolleranze alimentari. Detentore di un brevetto per la fabbricazione di sfarinati gluten-free a partire da regolare farina di grano. Responsabile della sezione R&D della CoFood s.r.l. per la ricerca e sviluppo di nuovi prodotti alimentari, inclusi quelli a fini medici speciali.

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