Le cellule staminali, con la loro capacità di trasformarsi, sembrano essere un meraviglioso rimedio per molte malattie. Scopri cosa sono le cellule staminali, quali malattie sono attualmente utilizzate per curare le cellule staminali e quali sono le prospettive per lo sviluppo della terapia con cellule staminali? Da dove viene lo scetticismo degli specialisti?
Le cellule staminali hanno la capacità di trasformarsi in altri tipi di cellule. La terapia con cellule staminali è sicuramente uno dei concetti più accattivanti e promettenti della medicina moderna. Sembrerebbe che l'elenco delle loro applicazioni mediche dovrebbe essere infinito: riparazione di tessuti danneggiati, crescita di organi sostitutivi ...
Tuttavia, i fatti sono diversi. Sebbene le origini della ricerca sulle cellule staminali abbiano avuto luogo negli anni '60, finora il loro utilizzo è limitato a poche indicazioni ben definite.
Ci sono molte idee per l'uso delle cellule staminali, tuttavia, introdurle all'uso clinico è limitato da una serie di fattori, tra i quali emerge la questione della sicurezza di questo tipo di terapia.
Cosa sono le cellule staminali?
Le cellule staminali sono essenziali per la formazione del corpo umano. Nelle prime fasi di sviluppo, l'embrione umano è costituito interamente da cellule staminali. Nel tempo subiscono dei cambiamenti, dando origine a tutte le linee cellulari che compongono il corpo umano.
Il secondo ruolo importante delle cellule staminali è quello di colonizzare alcuni tessuti di un organismo maturo e fungere da "magazzino". Se necessario, sono in grado di trasformarsi in cellule di un dato tessuto che muoiono o sono danneggiate. Tuttavia, questo è possibile solo con alcuni tessuti.
Pertanto, le cellule staminali sono quelle cellule che hanno la capacità di trasformarsi in altri tipi di cellule più specializzati.
La caratteristica più importante delle cellule staminali che le distingue dalle altre è il modo in cui si dividono.
Durante la divisione, una cellula staminale può differenziarsi, cioè creare una cellula figlia di un tipo specifico (ad es. Un muscolo, un nervo o una cellula epiteliale).
Esistono diversi tipi di cellule staminali, a seconda della loro natura: alcune possono trasformarsi in qualsiasi tipo di cellula figlia, mentre altre sono in grado di produrre solo cellule che compongono un certo tipo di tessuto (più su questo sotto).
La seconda caratteristica importante delle cellule staminali è anche legata alla loro divisione. Durante la formazione di una cellula figlia, la cellula madre non scompare senza lasciare traccia. Nel processo di divisione, si forma un'altra cellula staminale, identica alla "cellula madre".
Pertanto, l'effetto di una divisione di cellule staminali è una cellula staminale e una cellula figlia specializzata.
Questo meccanismo è chiamato auto-rinnovamento. Grazie ad esso, le cellule staminali non "si consumano" e non consentono la diminuzione delle dimensioni del loro bacino.
Tipi di cellule staminali
Come già accennato, le cellule staminali possono trasformarsi in altri tipi di cellule quando si dividono. Una cellula staminale può quindi diventare una cellula figlia? Beh no.
Le cellule staminali sono divise in quattro sottogruppi, a seconda di quanto ampio lo spettro delle cellule può derivare dalla loro divisione.
Le cellule staminali che costruiscono l'embrione umano sono in grado di dare origine a tutti i tipi di linee cellulari. A loro volta, alcune cellule staminali che popolano i tessuti di un essere umano adulto possono trasformarsi solo in un tipo rigorosamente definito di cellule che costruiscono un determinato tessuto.
La divisione delle cellule staminali dovuta alla possibilità di creare una varietà di cellule figlie è la seguente:
- cellule staminali totipotenti
Sono cellule con il più ampio potenziale di differenziazione e possono trasformarsi in qualsiasi tipo di cellule figlie. Le cellule totipotenti formano uno zigote (una cellula risultante dalla fecondazione di un uovo da parte di uno spermatozoo) e un embrione nelle prime fasi del suo sviluppo. Tutti i tipi di cellule che compongono il corpo umano possono essere creati da cellule totipotenti.
- cellule staminali pluripotenti
Le cellule pluripotenti possono anche trasformarsi in molti tipi di cellule. Tuttavia, le cellule placentari sono un'eccezione. Le cellule pluripotenti formano il cosiddetto nodo embrionale, che è una delle strutture formate nella prima settimana di sviluppo dell'embrione.
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Le cellule pluripotenti del nodo embrionale danno origine a tre cosiddette gli strati germinali, dai quali si sviluppano successivamente tutti i tessuti del nostro organismo. Sebbene i nomi degli strati germinali suonino un po 'complicati (ectoderma, mesoderma ed endoderma), i tessuti formati da essi sono noti a tutti.
L'ectoderma è la pelle e il sistema nervoso, il mesoderma è il sistema circolatorio e muscolo-scheletrico e l'endoderma è il sistema respiratorio e la maggior parte dell'apparato digerente.
- cellule staminali multipotenti
Le cellule multipotenti sono un gruppo di cellule staminali con un potenziale di differenziazione leggermente inferiore. Sebbene possano ancora produrre diversi tipi di cellule, di solito sono cellule di un tipo simile. L'esempio di punta delle cellule in questo sottogruppo sono le cellule multipotenti del midollo osseo, note anche come cellule staminali ematopoietiche. Possono trasformarsi in qualsiasi cellula del sangue, come eritrociti o diversi tipi di leucociti. Tuttavia, non sono in grado di produrre le cellule che costruiscono altri tessuti.
- cellule staminali unipotenti
Questo tipo di cellula può diventare solo un tipo di figlia. Di solito le cellule unipotenti fungono da serbatoio per il rinnovamento e la riparazione dei tessuti adulti. Un esempio di cellule unipotenti sono le cellule staminali epidermiche, che si trovano nella pelle umana.
Dove si possono ottenere le cellule staminali
L'ottenimento di cellule staminali è fondamentalmente possibile in due modi.
La loro prima fonte è l'embrione umano da cui vengono isolate le cosiddette cellule staminali embrionali. Sono cellule di natura totipotente o pluripotente, quindi in grado di differenziarsi in tutti i tipi di tessuti.
Si chiama il secondo tipo di cellule staminali cellule staminali somatiche (o cellule staminali "adulte"). Questo tipo di cellula proviene - come suggerisce il nome - dal corpo umano adulto.
In condizioni normali, queste sono cellule che abitano vari organi
- midollo
- muscoli
- il fegato
- la pelle
- vasi sanguigni
In questi organi, le cellule staminali fungono da serbatoio, consentendo la rigenerazione dei tessuti danneggiati.
Non è difficile intuire che le cellule staminali somatiche hanno un potenziale di differenziazione più limitato di quelle delle cellule staminali embrionali. Le cellule che provengono da un organismo adulto sono multipotenti o unipotenti, cioè possono trasformarsi in cellule di un tipo simile, o anche solo in un tipo di cellula figlia.
Trovare e ottenere cellule staminali somatiche in un corpo adulto è una vera sfida. Il numero di tali cellule nei tessuti è molto piccolo.
Una volta raccolti, sono molto difficili da coltivare in condizioni di laboratorio, quindi è difficile ottenere quantità maggiori.
Finora, le cellule staminali adulte sono ottenute solo da poche fonti. Per le cellule staminali ematopoietiche, queste sono:
- midollo
- sangue periferico
- sangue del cordone ombelicale
A sua volta, dal tessuto adiposo e dal midollo osseo puoi ottenere il cosiddetto cellule staminali mesenchimali. Possono svilupparsi in diversi tipi di tessuto:
- osso
- cartilagineo
- muscolo
- tessuto adiposo
Le terapie con l'utilizzo di cellule staminali mesenchimali sono ancora in fase di ricerca - la loro sicurezza ed efficacia non sono state finora confermate.
Vale la pena menzionare un altro tipo di cellule staminali, che è una sorta di ibrido dei due precedenti. Questo è chiamato cellule staminali pluripotenti indotte.
Si tratta di cellule staminali ottenute da un organismo adulto che sono state riprogrammate in laboratorio per conferire loro le caratteristiche delle cellule germinali.
Usi attuali delle cellule staminali
Poiché conosciamo già i tipi e le possibilità di differenziazione delle cellule staminali, resta la domanda: quali di esse e come vengono utilizzate in medicina?
- cellule staminali embrionali
Le cellule staminali embrionali non sono approvate per nessun tipo di terapia. Perché? Ecco alcuni motivi.
In primo luogo, il loro uso implica dilemmi etici. Le cellule staminali embrionali sono ottenute da embrioni destinati a scopi di ricerca, il più delle volte creati durante le procedure di fecondazione in vitro. Le questioni etiche sono uno dei fattori che limitano il progresso della ricerca sulle cellule staminali ottenute in questo modo.
Il secondo ostacolo all'uso delle cellule germinali è puramente scientifico. Sono cellule con un grande potenziale di differenziazione che possono trasformarsi in qualsiasi tipo di cellule figlie. Finora non è stato trovato alcun metodo per controllare il loro comportamento.
Le cellule staminali embrionali, dopo l'impianto nel corpo umano, formano tumori composti da varie cellule disposte in modo casuale. Questi tipi di tumori sono chiamati teratomi (teratoma latino). Siamo costantemente alla ricerca di modi per dirigere le cellule germinali in modo tale che si trasformino nel tessuto desiderato.
L'uso di cellule staminali embrionali è anche associato al rischio di rigetto: costituiscono materiale estraneo (simile a un trapianto di organi da un donatore non imparentato).
Il rischio è molto più basso quando si utilizzano cellule staminali adulte donate e ricevute dallo stesso paziente. Chiamiamo questa procedura un trapianto autologo.
- cellule staminali adulte
Sebbene l'uso di cellule staminali adulte sia anche associato a molte limitazioni, finora solo questo tipo di cellule staminali è stato utilizzato in medicina. L'ottenimento di cellule staminali adulte non richiede la coltura dell'embrione, quindi solleva molti meno dilemmi morali. Le cellule staminali adulte vengono utilizzate nei seguenti tipi di terapia:
- trapianto di cellule staminali ematopoietiche
Il trapianto di cellule staminali ematopoietiche è attualmente l'unica terapia di routine con cellule staminali utilizzata con successo in tutto il mondo. Il cosidetto I trapianti di midollo osseo sono un metodo per trattare molte malattie ematologiche.
In primo luogo, vengono utilizzati in pazienti con immunodeficienze primarie, cioè anomalie ereditarie nel sistema immunitario. Un trapianto di midollo osseo è spesso l'unico modo per ottenere cellule immunitarie correttamente funzionanti.
Il secondo gruppo di pazienti che può richiedere un trapianto di cellule staminali ematopoietiche sono quelli il cui midollo osseo è stato danneggiato, ad esempio a seguito di un trattamento antitumorale aggressivo.
Tale situazione può essere auspicabile nel caso di tumori del sangue (es. Leucemie), dove lo scopo della terapia è distruggere il sistema ematopoietico coperto dal processo neoplastico, e la sua successiva ricostruzione con l'ausilio di cellule staminali impiantate.
- trattamento di ferite estese utilizzando cellule staminali epidermiche
Le cellule staminali epidermiche sono un modo per curare ferite su larga scala come le ustioni.
L'intera procedura è la seguente: in primo luogo, le cellule staminali epidermiche vengono raccolte da un frammento della pelle sana del paziente.
Quindi queste cellule vengono sottoposte a coltivazione in laboratorio in condizioni che ne consentano la moltiplicazione estesa.
Dopo aver ottenuto il numero appropriato di cellule, vengono posizionate sulla superficie della ferita.
Un ulteriore vantaggio della terapia è che il corpo del paziente non può rifiutare una tale "medicazione": era composta dalle sue stesse cellule.
- trattamento oftalmico con l'utilizzo di cellule staminali limbari corneali
Un'altra terapia che utilizza le cellule staminali è stata approvata relativamente di recente. È un farmaco contenente cellule staminali limbari corneali, che consente la ricostruzione dell'epitelio corneale (lo strato anteriore, esterno del bulbo oculare).
Come nel caso precedente, la "fonte" delle cellule è il paziente stesso, e più precisamente il suo occhio sano.
Dopo che le cellule staminali sono state raccolte, vengono moltiplicate in laboratorio e quindi somministrate all'occhio colpito. Un'indicazione per l'uso della terapia è la carenza di cellule staminali limbari corneali, ad esempio a causa del danneggiamento di una sostanza chimica.
Il futuro delle cellule staminali
Il testo sopra riassume gli usi attuali e, come potete vedere, molto limitati delle cellule staminali in medicina.
La ricerca in questo settore è complessa e le cellule staminali pongono ancora più domande che risposte.
Di tanto in tanto nel mondo scientifico ci sono informazioni sulle scoperte rivoluzionarie ad esse collegate, ma sfortunatamente in molti casi si scopre che i risultati della ricerca pubblicati non sono veri.
Questo è stato il caso, ad esempio, di un forte tentativo di impiantare cellule staminali del midollo osseo nella cicatrice post-infarto nel muscolo cardiaco. I presunti risultati positivi di tale terapia hanno innescato una valanga di ulteriori sperimentazioni in altri centri clinici, ma tutti gli esperimenti alla fine si sono conclusi con un fallimento.
Sono ancora necessari molti anni di ricerca per utilizzare con successo e in sicurezza le cellule staminali in medicina.
Gli scienziati cercano costantemente di saperne di più sugli insoliti meccanismi del loro funzionamento.
Quali fattori influenzano il processo di differenziazione delle cellule staminali?
Questo processo è controllabile?
Cosa fare per poterli moltiplicare efficacemente?
Quale delle malattie finora incurabili ha davvero la possibilità di essere curata con questa terapia?
Queste e molte altre domande vengono costantemente ricercate.
Vale la pena ricordare qui che, sebbene gli usi terapeutici delle cellule staminali siano limitati, sono utili in altri settori della medicina.
Un esempio è lo studio dei processi neoplastici. Le cellule staminali consentono di simulare un tale processo in condizioni di laboratorio e quindi testare potenziali terapie su di esse (ad esempio nuovi farmaci antitumorali).
Le linee di lavoro in corso di ricerca sulle cellule staminali includono, ad esempio, l'uso in:
- malattie neurodegenerative (es. morbo di Alzheimer)
- lesioni del midollo spinale
- lesioni del sistema muscolo-scheletrico
e, infine, tentativi di ricostruire interi organi (ad es. pancreas nel diabete di tipo I).
Dobbiamo essere consapevoli che le cellule staminali non sono un toccasana e che ogni potenziale applicazione viene ricercata in modo indipendente e deve essere sottoposta a una serie di sperimentazioni cliniche prima dell'approvazione.
Infine, vale anche la pena mettere in guardia contro le "cliniche" che offrono terapia con cellule staminali senza alcuna autorizzazione.
Questi tipi di esperimenti finiscono per perdere denaro nel migliore dei casi e nel peggiore dei casi - la tua salute e persino la tua vita.
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- "Biologia delle cellule staminali: una panoramica" P. Chagastelles, N. Nardi, Kidney Int Suppl (2011). 2011 Sep; 1 (3): 63–67.
- "Cellule staminali nella cornea" Hertsenberg AJ, Funderburgh JL. Prog Mol Biol Transl Sci. 2015; 134: 25-41
- "Cellule staminali nella rigenerazione della pelle, guarigione delle ferite e loro applicazioni cliniche" Ojeh N. et.al. Int J Mol Sci. 23 ottobre 2015; 16
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