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Cellule pronte a tornar bambine

Margherita Fronte - Agenzia Zadig (Milano)

Sulle staminali si sono appuntate molte speranze
anche se rimangono vivaci le polemiche sull’uso degli embrioni

 

Per la seconda volta i ricercatori della Advanced Cell Technology, azienda biotecnologica statunitense, centrano l’obiettivo. E, nel breve volgere di qualche giorno, conquistano le pagine dei giornali di mezzo mondo. Dopo aver annunciato appena lo scorso novembre la creazione (peraltro di dubbio successo perché il risultato è un mucchietto di cellule inutilizzabili e di salute malferma) del primo embrione umano clonato, Jose Cibelli e colleghi hanno pubblicato su Science, all’inizio di febbraio, i risultati di uno studio che, a detta loro, «può aggirare le preoccupazioni etiche» sulle cellule staminali derivate da embrioni (vedi figura "una fonte in discussione")).

Un’altra strada è possibile
L’esperimento è stato condotto su primati della specie Macaca fascicularis. Il trucco è stato prelevare cellule con le stesse potenzialità di quelle embrionali da strutture che non sono embrioni veri e propri ma partenoti, ovvero blastocisti che si sono sviluppate per partenogenesi e che, almeno nei mammiferi, non sono in grado di progredire molto oltre quello stadio. «La partenogenesi è il processo con il quale una cellula uovo si trasforma in embrione, in assenza dello sperma» spiegano gli autori dell’esperimento. Il gruppo è riuscito a ottenere per un primate ciò che madre natura già permette a specie molto più semplici: la cellula uovo che ha originato il partenote è stata trattata in modo da impedirle di espellere metà del suo patrimonio genetico – come avviene invece nel normale sviluppo – e indotta a differenziarsi. Si è ottenuta in questo modo una blastocisti diploide, da cui sono state estratte cellule staminali molto versatili. In vitro si sono trasformate in neuroni secernenti dopamina e serotonina, in miociti, in adipociti e in cellule contrattili simili a quelle cardiache. Trapiantate nella cavità peritoneale di topi immunodepressi, hanno dato origine a elementi di origine mesodermica (cartilagine, muscolo e osso), ectodermica (neuroni e melanociti) ed endodermica (cellule dell’epitelio intestinale e respiratorio). Una pletora di tessuti che conferma come le potenzialità siano paragonabili soltanto a quelle di cellule prelevate da embrioni competenti a svilupparsi. 

Clonare per curare
Il trasferimento del nucleo di una cellula somatica adulta in un ovocita enucleato (privato del proprio), permette di ottenere cellule staminali embrionali che hanno lo stesso DNA di chi ha fornito il materiale genetico. Per esempio, se a donare il nucleo fosse lo stesso malato che ha bisogno del trapianto, le staminali prelevate dall’embrione frutto della clonazione avrebbero un patrimonio ereditario esattamente identico a quello di tutte le altre cellule del suo organismo. Si eviterebbe così qualsiasi forma di rigetto.

Le staminali ottenute per partenogenesi potrebbero quindi costituire una fonte nuova da utilizzare per rimpiazzare parti di organi o tessuti danneggiati da lesioni o malattie. E in futuro la tecnica potrebbe sostituire la clonazione terapeutica (vedi il riquadro in basso in questa pagina).
Le ricadute pratiche dello studio statunitense però non sono più vicine di quelle delle altre due linee di ricerca che, ormai da qualche anno, studiano le cellule staminali embrionali e quelle dei tessuti adulti. Avendo ottenuto neuroni dopaminergici, i ricercatori parlano della possibilità di applicare il metodo alla cura del morbo di Parkinson. E questa malattia, insieme con l’Alzheimer, è uno degli obiettivi. Accanto a questi disturbi neurodegenerativi, il trapianto di cellule staminali potrebbe essere impiegato nelle situazioni in cui sia necessario riparare un tessuto e ripristinarne le funzioni: nel diabete come nei tumori, per rimediare alle lesioni del midollo spinale o ai danni che il cuore subisce dopo un infarto (vedi il riquadro e la figura "Un futuro di applicazioni").

STEM CELLS
Occhio Clinico 2002: 4: 34
Key Words
Blastocyst; Embryo
Summary
Stem cells can be isolated from the inner cell mass of a blastocyst obtained by transferring a somatic nucleus into the cytoplasm of an oocyte deprived of its own nucleus (therapeutic cloning). Researchers have derived embryonic-like cells from “parthenotes”: blastocysts developed by pathenogenesis (the process by which an unfertilised egg can grow into an embryo). Besides neurodegenerative disorders, stem cell transplantation could be used to repair a tissue, a function, as in diabetes and cancer.

Vere trasformiste
Non sorprende che gli scienziati impegnati nello studio di questa materia siano sempre più numerosi poiché le prospettive sono molto promettenti (anche economicamente) e il campo ancora inesplorato. Le scoperte importanti, non quelle che aggiustano o confermano un risultato già ottenuto da altri, ma realmente innovative si susseguano ormai con un ritmo frenetico (vedi il riquadro).
Le cellule staminali possono derivare da un certo numero di fonti: dagli embrioni ai primi stadi di sviluppo creati con la fecondazione o con la clonazione; dalle cellule germinali e dagli organi di un feto abortito; dal cordone ombelicale e da alcuni tessuti adulti presi tal quali, come il midollo osseo, o da riprogrammare. Nel corso dello sviluppo, infatti, il numero di staminali va via riducendosi a favore della differenziazione dei tessuti e alla fine la loro presenza è circoscritta ad alcuni distretti come il midollo osseo appunto, la retina, il testicolo e l’epitelio.
All’inizio dell’anno, il New England Journal of Medicine ha pubblicato uno studio del gruppo di Piero Anversa, del New York Medical College, sulla presenza di cellule staminali nel muscolo cardiaco. Pochi giorni dopo è stata annunciata la scoperta di una nuova fonte di staminali, nei centri del cervello che controllano l’olfatto. E alla fine del mese la rivista New Scientist ha anticipato i risultati degli studi in corso all’Università del Minnesota: Catherine Verfaille e il suo gruppo sono riusciti a purificare, dal midollo osseo di un centinaio di volontari, staminali multipotenti in grado di trasformarsi, oltre che in elementi del sangue, in epatociti, neuroni di tipo diverso, miociti, e cellule della cartilagine e dell’osso. Per avallare la scoperta si attende ora la pubblicazione dei risultati. Per il momento, infatti, metodi e dettagli restano top secret perché i ricercatori hanno depositato la domanda di brevetto.

Adulte tuttofare

In clinica per ora va così
L’uso di cellule staminali nella terapia è ancora molto limitato e non è frutto degli studi pionieristici degli ultimi mesi quanto, piuttosto, da conoscenze già acquisite da tempo. Per esempio, nei malati di leucemia, viene applicato da alcuni anni con successo l’autotrapianto di cellule staminali prelevate dal sangue, che migrano nel midollo osseo favorendo il reintegro degli elementi distrutti da chemio e radioterapia. Più pionieristico, invece, è l’impiego per curare pazienti che hanno subito danni al cuore: l’anno scorso un cittadino tedesco colpito da infarto ha ricevuto il primo trapianto di cellule staminali prelevate dal suo midollo osseo e iniettate direttamente nel cuore. Il tessuto danneggiato è rigenerato. L’altra applicazione già attuale riguarda l’impiego di cellule staminali della cute per coprire permanentemente lesioni estese dovute a ustioni o fistole diabetiche.

La ricerca sulle cellule staminali sta letteralmente esplodendo. Ma quando una rivoluzione della medicina è alle porte bisogna procedere con cautela. Non manca perciò chi schiaccia il piede sul freno, nel timore che non tutte le implicazioni siano ben valutate prima di procedere alle sperimentazioni sull’uomo. Così, intorno alla metà dell’anno scorso, Nature Medicine esprimeva il suo parere: «Ci si aspetta che le cellule staminali possano trasformarsi in qualsiasi tessuto, se vengono fornite le condizioni appropriate. Questa prospettiva ottimistica può portare a studi clinici condotti prematuramente, prima di capire se il processo può portare le cellule a comportarsi in modi non previsti, e se i risultati possono essere di qualche utilità clinica».
Si è visto, per esempio, che circa un quinto degli animali nel cui cervello vengono iniettate staminali di origine embrionale sviluppano tumori. Angelo Vescovi, direttore dello Stem Cell Research Institute dell’ospedale San Raffaele di Milano, esemplifica: «Le cellule staminali hanno potenzialità enormi, ma non sempre è facile controllarne lo sviluppo». Un primo punto da chiarire è se per ottenere i risultati auspicati sia più utile usare le cellule embrionali o quelle dei tessuti adulti. Dal punto di vista etico, la prima soluzione è inaccettabile per chi ritiene che l’embrione sia già titolare di tutti i diritti di una persona già nata, in quanto il prelievo comporta la distruzione della blastocisti.

«Le staminali embrionali possono dare origine a tutti i tessuti e hanno il vantaggio di moltiplicarsi rapidamente in vitro. Questo permette di ottenere grandi quantità di cellule in tempi relativamente brevi» spiega Angelo Vescovi. Il rovescio della medaglia è che sono imprevedibili. Proprio a causa della loro versatilità, le cellule embrionali non possono essere trapiantate così come sono, ma vanno prima indirizzate in vitro a svilupparsi verso il tipo desiderato. Non è però nota la composizione ideale del mezzo di coltura, che varia a seconda del risultato che si vuole ottenere: le conoscenze sul differenziamento cellulare nelle prime fasi dello sviluppo non permettono ancora di formulare con esattezza la giusta miscela di fattori di crescita. E non è neppure chiaro fino a che punto le cellule devono essere tenute in coltura e se, una volta trapiantate, potranno completare in loco il differenziamento e smettere di moltiplicarsi. Questi ostacoli sembrano meno stringenti per le cellule staminali adulte che, almeno negli animali da laboratorio, acquisiscono le caratteristiche delle cellule dell’organo in cui vengono trapiantate. E’ stato proprio Angelo Vescovi, un anno e mezzo fa, a dimostrare che le cellule staminali neurali, prelevate dalla regione periventricolare del cervello, esprimono marcatori tipici di quelle muscolari se coltivate in vitro in presenza di miociti, o se iniettate nei muscoli di animali da laboratorio. Il difetto delle staminali adulte però è di non perdere mai del tutto le caratteristiche del tessuto di provenienza: anche a stretto contatto con tipi cellulari diversi, tendono infatti ad aggregarsi fra loro e ad assumere i caratteri dell’organo da cui sono state prelevate. Inoltre, non è semplice identificarle nei tessuti e non è agevole estrarle.

Fare a meno dei cadaveri
Alcuni gruppi di ricercatori stanno cercando di combinare il trapianto di cellule staminali all’ingegneria genetica. Attraverso meccanismi ancora non del tutto chiari, le cellule staminali trapiantate tendono a migrare e a fermarsi spontaneamente nelle zone in cui c’è una lesione. Si può quindi pensare di manipolare il loro DNA modo tale che, una volta giunte sul luogo da trattare, inizino a produrre sostanze che favoriscano la guarigione, o che suppliscano alla carenza di molecole che le cellule dell’organo malato non sono in grado di produrre. Analogamente, si potrebbero veicolare nella zona malata cellule che secernono sostanze in grado di promuovere la crescita e il differenziamento degli elementi staminali eventualmente presenti. Ancora più futuristici sembrano gli studi che mirano a costruire organi artificiali a partire da cellule staminali. In questo caso, sono posizionate su impalcature composte da un materiale biodegradabile, che riproducono l’architettura dell’organo nelle tre dimensioni. Le cellule dovrebbero crescere assumendo la struttura corretta e, al tempo stesso, riassorbire il materiale di supporto. Secondo i ricercatori, lo sviluppo dell’organo potrebbe avvenire in parte in laboratorio, e concludersi dopo il trapianto nel paziente. Procedimenti di questo tipo hanno già permesso di ottenere vasi sanguigni, isole pancreatiche e persino vesciche artificiali, sperimentate su cani.

Infine – ma l’obiezione vale tanto per le cellule staminali embrionali quanto per quelle adulte – il fatto che inizino a esprimere marcatori tipici dei tessuti adulti non significa che sappiano davvero svolgere la funzione fisiologica per cui sembrano programmate. In ogni caso, secondo Angelo Vescovi: «Sarà preferibile utilizzare staminali adulte, soprattutto quando il tessuto da trattare ha già una popolazione di cellule pronte per il ricambio». Il ricercatore si riferisce in particolare al sistema nervoso centrale, su cui egli stesso lavora: «Le cellule staminali presenti nel cervello sono già programmate per diventare neuroni. Perché si dovrebbe ricorrere a cellule embrionali?».
A chi sostiene che quelle adulte sono più difficili da mantenere in laboratorio, risponde: «Crescono altrettanto bene di quelle ottenute dagli embrioni. Nel mio laboratorio siamo riusciti a mantenerle in coltura per quattro anni senza che perdessero le loro potenzialità». Un’altra obiezione che portano coloro che sostengono che siano preferibili gli embrioni riguarda la possibilità di ottenere quantità sufficienti di cellule staminali adulte, tali da poter attuare una terapia efficace su tutti i malati. Le staminali adulte, infatti, provengono per lo più da feti abortiti spontaneamente, o da cadaveri. «La disponibilità del materiale di partenza non è così limitata. Con la capacità di crescita che queste cellule hanno mostrato, calcoliamo che con un solo feto si possa curare qualche migliaio di malati di morbo di Parkinson» ribatte Vescovi.
In Italia non esiste una legge in materia ma un parere del Comitato nazionale di bioetica che approva la sperimentazione su cellule staminali adulte ma vieta la creazione di embrioni allo scopo.

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