Elementi sulle cellule staminali / Elements on stem cells.

Elementi sulle cellule staminali / Elements on stem cells.

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

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.

Le cellule staminali 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 cellule staminali prelevate dal midollo osseo, sede di maggior produzione di queste cellule negli individui adulti. Tuttavia, le cellule 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 delle cellule staminali 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. Le cellule staminali possono 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.

Cellule staminali: classificazione in base alla potenza differenziativa

Le cellule 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:

• cellule staminali totipotenti
• cellule staminali pluripotenti
• cellule staminali multipotenti
• cellule staminali oligopotenti
• cellule staminali unipotenti.
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Cellule 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.

Cellule staminali pluripotenti - Sono cellule staminali che sono 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.

Cellule 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. Tipico esempio di cellule staminali multipotenti sono le cellule ematopoietiche (le cellule staminali del sangue); le cellule staminali multipotenti sono quindi cellule continuamente impegnate in una specifica funzione tissutale.

Cellule staminali oligopotenti – Vengono definite oligopotenti quelle cellule staminali 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.

Cellule staminali unipotenti – Sono le cellule staminali 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, cellule staminali da villi coriali, cellule staminali ematopoietiche, cellule staminali adulte, cellule staminali embrionali e cellule staminali pluripotenti indotte.

Le cellule staminali adulte o 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 staminali 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, l’infarto del miocardio o del cervello e la malattia di Alzheimer, gravi patologie che tendono a distruggere i tessuti interessati. Tra le cellule 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 cellule staminali embrionali piuttosto che adulte nel campo della ricerca medica. Non tutti gli Stati sono infatti d’accordo sulla legittimità di impiegare embrioni con lo scopo di ottenere cellule staminali e si oppongono fermamente, sostenendo inoltre la medesima potenzialità rigenerativa di quelle adulte, anche se in realtà le loro capacità non sono illimitate.

Generalmente, le cellule staminali 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 cellule 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 cellule staminali da un embrione sano, che in seguito non supera quasi mai le due settimane dalla fecondazione.

Impiego delle cellule staminali 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 cellule 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 nuova tecnica per la formazione di cellule staminali definita TNSA, ossiaTrasferimento 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.

ENGLISH

Stem cells are special cells which are found in any organism and that are distinguished from any other type of cell because they are not yet differentiated, having not yet reached a well-defined degree of specialization, both for what concerns the aspect both for the which concerns the function.

Stem cells have the enormous potential to give rise to other cells of a different type, a fundamental characteristic that can be employed in the medical field to repair damaged organs or tissues, as in the case of leukemia, diseases cured for some years now, thanks to the stem cells taken from bone marrow, the site of most production of these cells in adults. However, stem cells are also present in the embryo and in the umbilical cord and it is precisely for this reason that for many years have been heated debates on whether to remove these cells from adults individuals rather than from embryos, thus causing his death. But we must emphasize the different potential of stem cells according to the origin, much more marked in those embryonic. In 2007, it was later discovered that the stem cells contained in the amniotic fluid have similar biological characteristics to embryonic cells; this represented a step forward in the resolution of ethical contraindications related to embryo death.

stem cells: self-renewal and power

To the cells must have two properties to be defined stem: self-renewal and power.

Self-renewal is the ability of cells to perform an unlimited number of replication cycles without changing their differentiation stage. This property of stem cells was identified in 1963 in the course of a few studies on bone marrow.

Stem cells can achieve self-renewal in two ways: through the asymmetric division obliged or through stochastic differentiation. In the first case a stem cell gives rise to another stem cell and a cell destined to differentiate; in the second case it is a population of stem cells that is preserved since there is an almost identical number of stem cells that generate two other replicating stem cells, in addition to stem cells which generate rather two cells destined to differentiate.

The power is the capacity to originate one or more lines (or types) via the cellular differentiation.

Stem cells: classification based on the differentiation power

The stem cells are generally classified according to their power, or, as mentioned above, on the basis of their ability to differentiate into different types or cell lines. Based on this criterion it is distinguished:

totipotent stem cells

pluripotent stem cells

multipotent stem cells

oligopotent stem cells

unipotent stem cells.

totipotent stem cells - the moment of conception, every individual is composed exclusively of a single cell that formed by the union of male and female gametes, ie the zygote. It is from this cell that will later originate all tissues and individual organs and this is thanks to the ability of the zygote to contain all the information necessary to create all future body's cells. Because of its ability to give rise to any fabric are defined totipotent, as may specialize in any fabric, from the heart to the nervous, blood or bone.

pluripotent stem cells - are stem cells that are able to divide and differentiate into all cell types of an adult subject, except for the extra-embryonic cells; the pluripotent stem cells, in fact, are not able to rise to the placenta which is precisely an extraembryonic tissue.

multipotent stem cells - These cells, also known as progenitor cells are able to differentiate into a limited number of cell lineages (the set of specialized cells is called cell lineage stemming from an original mother cell). They are able to generate all of the cell types that make up a given tissue. Typical example of multipotent stem cells are hematopoietic cells (blood stem cells); the multipotent stem cells are then continuously cells engaged in a specific tissue function.

oligopotent stem cells - are defined oligopotent those stem cells that are able to differentiate into only certain types of cells that make up a given tissue. Typical example are the vascular stem cells that form the muscular wall of the blood vessels.

unipotent stem cells - are the least versatile stem cells. They are in fact able to differentiate into only one type of cells. Classic example of unipotente stem cell is the hepatocyte; hepatocytes, or liver cells, are for example able to reconstruct part of the organ in the event of removal, but can not form other types of tissue.

Another form of stem cell classification is relative to their source of origin. They are distinguished on the basis of this criterion amniotic stem cells, stem cells from the chorionic villi, hematopoietic stem cells, adult stem cells, embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells.

Adult or somatic stem cells

Even in the adult remain some stem cells with the aim to ensure the maintenance, for example via the creation of new blood cells (in this case it is of hematopoietic stem cells), but the majority of scientists agree in deepening research on embryonic stem cells, in order to get a better understanding of the functioning of the adult ones. The venues where you can find stem cells in adults are the heart, brain, liver, skin and retina, organs from which you can pick them up for the treatment of many degenerative diseases such as Parkinson's disease, diabetes, 'myocardial infarction or brain and Alzheimer's disease, severe diseases that tend to destroy the affected tissue. Among adult stem cells must also contain those contained in the blood vessels of the umbilical cord, which often is eliminated by hospitals after birth, although in recent years is spreading his donation for therapeutic purposes primarily for its hematopoietic potential.

embryonic or adult stem cells?

Long-standing and difficult to solve the debate that rages for years in the scientific community regarding the use of embryonic stem cells rather than adult in the field of medical research. Not all states are in fact agree on the legitimacy of using embryos for the purpose of obtaining stem cells and are firmly opposed, also claiming the same regenerative potential of adult ones, although in reality their capabilities are not limitless.

Generally, embryonic stem cells are obtained by techniques of embryo laboratory culture, employing fetuses arising from the procedures of assisted reproduction, now frozen and no longer implanted in the uterus of the mother (the so-called supernumerary embryos). In some cases it is used fetal stem cells obtained from abortions, to the equal use that you can make healthy organs that are harvested from the corpses, but is not yet confirmed whether their capacity is the equal of totipotent embryonic cells. In many cases, however, it uses the extraction of stem cells from a healthy embryo, which later is mostly limited to the two weeks after fertilization.

Use of stem cells in medicine: therapeutic cloning and TNSA

Cloning is generally defined as the reproduction of an organism genetically identical organism which donated the cell used, without the fusion of gametes, which of course would give rise to a different genetic code. The technique consists of extracting the nucleus from a somatic cell whatsoever, then implanting a fertilized egg, which has been deprived of the nucleus previously. At this point the oocyte with the new core can follow two paths: to be implanted in a uterus and develop to give rise to a so-called clone (reproductive cloning) or be used as a source of embryonic stem cells, which are formed immediately after fertilization (therapeutic cloning). The latter has the significant implications in the medical field because it can provide stem cells without the arrivals to embryo formation, disrupting the development of a long time before cells.

Finally, there is a new technique for the formation of stem cells defined TNSA, ie  Nuclear Transfer Autologous Stem, similarly to cloning, but without the need to form the zygote. While using nuclear transfer techniques, the procedure leads to a reprogramming of the somatic cell nucleus by means of the contact with the cellular content of the oocyte, without giving rise to a zygote true, since no longer capable of giving rise to a embryo and subsequently to a fetus. It is basically a process that gives rise to a form of cell expansion, obtained by asexually.

Da:

http://www.albanesi.it/salute/cosafare/cellule_staminali.htm