Staminali del sangue create in laboratorio / Blood stems created in the lab

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Due gruppi di ricerca sono riusciti a ottenere in laboratorio cellule staminali progenitrici di tutte le cellule del sangue, un obiettivo finora sfuggito ad anni di studi, che offre una speranza ulteriore a persone con malattie del sangue.

Dopo 20 anni di tentativi, gli scienziati hanno trasformato cellule mature in cellule del sangue primordiali che rigenerano se stesse e i componenti del sangue. Il lavoro, descritto su “Nature”, offre una speranza alle persone con leucemia e altri disturbi del sangue che necessitano di un trapianto di midollo osseo ma non trovano un donatore compatibile. Se i risultati si tradurranno nella clinica, questi pazienti potrebbero ricevere versioni coltivate in laboratorio delle proprie cellule sane.

Un gruppo diretto dal biologo di cellule staminali George Daley del Boston Children's Hospital, in Massachusetts, ha creato cellule umane che agiscono come cellule staminali del sangue, anche se non sono identiche a quelle che si trovano in natura. Un secondo gruppo, guidato dal biologo di cellule staminali Shahin Rafii del Weill Cornell Medical College, a New York, ha trasformato cellule mature di topi in cellule staminali del sangue completamente sviluppate.

"Per molti anni, si erano comprese alcune parti di questa ricetta, ma non il quadro complessivo", dice Mick Bhatia, ricercatore in cellule staminali alla McMaster University ad Hamilton, in Canada, che non è stato coinvolto nello studio. "Questa è la prima volta che i ricercatori hanno messo insieme tutti i tasselli e prodotto cellule staminali del sangue".

Il gruppo di Daley ha scelto come materiale di partenza cellule della pelle e altre cellule prelevate da adulti. Usando un metodo standard, i biologi hanno riprogrammato queste cellule in staminali pluripotenti indotte (iPS), capaci di produrre molti altri tipi di cellule. Finora, tuttavia, le cellule iPS non erano mai state trasformate in cellule che creano il sangue.

Il passo successivo è quello nuovo: Daley e colleghi hanno inserito sette fattori di trascrizione - geni che controllano altri geni - nei genomi delle cellule iPS. Poi hanno iniettato queste 

cellule umane modificate in topi, per farle sviluppare. Dodici settimane dopo, le cellule iPS si erano trasformate in cellule progenitrici capaci di generare l’ampia gamma di cellule che si trovano nel sangue umano, comprese le cellule immunitarie. Le cellule progenitrici sono "eccezionalmente vicine" alle cellule staminali ematopoietiche di origine naturale, dice Daley.

Bhatia è d'accordo. "È abbastanza plausibile che George abbia capito come ‘cucinare’ cellule staminali emopoietiche umane", dice. "Questo è il sacro Graal.".

Buon sangue

Al contrario, la squadra di Rafii ha generato vere cellule staminali ematopoietiche senza il passaggio intermedio della creazione di cellule iPS. I ricercatori hanno cominciato estraendo alcune cellule del rivestimento interno dei vasi sanguigni in topi adulti. Quindi hanno inserito quattro fattori di trascrizione nei genomi di queste cellule, che hanno collocato in piastre di Petri progettate per imitare l'ambiente all'interno dei vasi sanguigni umani. Lì, le cellule si sono trasformate in cellule staminali e moltiplicate.


Quando i ricercatori hanno iniettato queste cellule staminali in topi che erano stati trattati con radiazioni per uccidere la maggior parte delle loro cellule ematiche e immunitarie, gli animali si sono ripresi. Le cellule staminali hanno rigenerato il sangue, incluse le cellule immunitarie, e i topi hanno continuato a vivere nel laboratorio tutta la loro vita, più di un anno e mezzo.

Avendo aggirato lo stadio iPS, Rafii paragona il suo approccio a un volo aereo diretto e la procedura di Daley a un volo che fa una deviazione fin quasi alla Luna prima di raggiungere la sua destinazione finale. Usare il metodo più efficiente per generare le cellule staminali è importante, aggiunge, perché ogni volta che a un gruppo di cellule viene aggiunto un gene, buona parte di quel gruppo di cellule non riesce a incorporarlo e deve essere scartato. C'è anche la possibilità che alcune cellule mutino dopo essere state modificate in laboratorio, con il rischio di generare tumori se impiantate nei pazienti.

Ma Daley e altri ricercatori sono sicuri che il metodo usato può essere migliorato, rendendo anche meno probabile lo sviluppo di un tumore e di altre anomalie nelle cellule modificate. Una possibilità è modificare solo temporaneamente l'espressione genica nelle cellule iPS, invece di inserire in modo permanente i geni che codificano per i fattori di trascrizione, afferma Jeanne Loring, ricercatrice in cellule staminali allo Scripps Research Institute a La Jolla, in California. Lei osserva che le cellule iPS possono essere generate dalla pelle e da altri tessuti facili da ottenere, mentre il metodo di Rafii parte da cellule dei vasi sanguigni, che sono più difficili da prelevare e da mantenere in vita in laboratorio.

Il tempo dirà quale approccio avrà successo. Ma gli ultimi progressi hanno risollevato lo spirito dei ricercatori, tanto a lungo frustrati dall'incapacità di generare cellule staminali del sangue dalle cellule iPS. "Molti sono stati ingannati dalla difficoltà, arrivando a dire che queste cellule non esistono in natura e che non è possibile indurle a diventare altro", dice Bhatia. "Io speravo che i critici si sbagliassero, e ora so che si sbagliavano."

ENGLISH

Two research groups have been able to get stem cell progenitors from all blood cells in the lab, an objective that has so far escaped years of study, offering further hope for people with blood disorders.

After 20 years of efforts, scientists have transformed mature cells into primordial blood cells that regenerate themselves and the blood components. The work, described on "Nature", offers hope to people with leukemia and other blood disorders who need a bone marrow transplant but do not find a compatible donor. If the results are translated into the clinic, these patients may receive cultured versions of their own healthy cells in the lab.

A group headed by the stem cell biologist George Daley of Boston Children's Hospital in Massachusetts has created human cells that act as blood stem cells, although they are not identical to those found in nature. A second group, led by Shahin Rafii's stem cell biologist at Weill Cornell Medical College, New York, transformed mature cells of mice into completely developed blood stem cells.

"For many years, some parts of this recipe have been included, but not the overall picture," says Mick Bhatia, a stem cell researcher at McMaster University in Hamilton, Canada, who was not involved in the study. "This is the first time the researchers have put together all the dots and produced stem cells of the blood."

The group of Daley has chosen as the starting material for skin cells and other adult cells. Using a standard method, biologists have reprogrammed these cells in induced pluripotent stem cells (iPS), capable of producing many other types of cells. So far, however, iPS cells have never been transformed into cells that create blood.

The next step is the new one: Daley and colleagues have inserted seven transcription factors - genes that control other genes - in the iPS cell genomes. Then they injected these

Human cells modified in mice, to make them grow. Twelve weeks later, iPS cells were transformed into progenitor cells capable of generating the wide range of cells found in human blood, including immune cells. Progenitor cells are "exceptionally close" to hematopoietic stem cells of natural origin, says Daley.

Bhatia agrees. "It's pretty plausible that George understood how to" cook "human hemopoietic stem cells," he says. "This is the sacred Grail."

Good blood

Conversely, the Rafii team has produced true hematopoietic stem cells without the intermediate transition of iPS cell creation. The researchers began by extracting some cells of the inner lining of the blood vessels into adult mice. They then inserted four transcription factors in the genomes of these cells, which they placed in Petri Plates designed to imitate the environment within human blood vessels. There, the cells became stem cells and multiplied.

When the researchers injected these stem cells into mice that had been treated with radiation to kill most of their blood and immune cells, the animals came back. Stem cells have regenerated blood, including immune cells, and mice have been living in the lab for a lifetime of more than a year and a half.

Having gone through the iPS stage, Rafii compared his approach to a direct air flight and Daley's approach to a flight that nearly drifts to the moon before reaching its final destination. Using the most efficient way to generate stem cells is important, he adds, because every time a gene is added to a cell group, much of that cell group fails to incorporate it and must be discarded. There is also the possibility that some cells will mutate after being modified in the lab, with the risk of generating cancer if implanted in the patients.

But Daley and other researchers are confident that the method used can be improved, making it less likely to develop a tumor and other abnormalities in the modified cells. One possibility is to temporarily modify gene expression in iPS cells instead of permanently inserting the genes encoding transcription factors, says Jeanne Loring, a stem cell researcher at the Scripps Research Institute in La Jolla, California. You observe that iPS cells can be generated from the skin and other easy-to-reach tissues, while the Rafii method starts from blood vessel cells, which are more difficult to pick up and keep alive in the lab.

Time will tell which approach will be successful. But the latest advances have raised the spirit of researchers, so long frustrated by the inability to generate blood stem cells from iPS cells. "Many have been misled by the difficulty, coming to say that these cells do not exist in nature and that it is not possible to induce them to become more," says Bhatia. "I was hoping the critics would be wrong, and now I know they're wrong."

Da:

http://www.lescienze.it/news/2017/05/19/news/staminali_ematopoietiche_laboratorio_indotte_topi-3533844/?ref=nl-Le-Scienze_26-05-2017