Le cellule che ritornano dal futuro: andiamo alla scoperta delle cellule IPS

Viaggiare nel tempo diventa realtà in medicina rigenerativa.

Il tema del viaggio nel tempo è stato ormai consacrato all’altare della cultura pop dalla trilogia di Robert Zemeckis e se per l’uomo rimane ancora fantascienza, lo stesso non si può dire per queste cellule estremamente peculiari.

Il curioso caso della cellula pluripotente

Per comprendere al meglio la particolarità delle cellule IPS, è doveroso fare un passo indietro ed analizzare che cosa comporti per una cellula possedere la caratteristica della staminalità. I nostri tessuti sono costituiti da cellule che si sono specializzate per svolgere una specifica funzione: si tratta di cellule che definiremo “differenziate”. Queste cellule, proprio in virtù del loro stato differenziato, non saranno in grado di dividersi per generare nuove cellule “figlie” e di conseguenza se un danno provoca la morte di molte cellule differenziate, queste non avranno la capacità di rigenerarsi, il che può causare molti danni a livello sistemico. Esistono però particolari cellule che vantano la capacità di dividersi per un tempo illimitato dando luogo ad una moltitudine di tipi cellulari: si tratta delle cellule staminali. Una staminale è una cellula indifferenziata, che non si è specializzata per ricoprire un determinato ruolo e, quindi, capace di generare vari tipi cellulari a seconda di quelle che sono le necessità palesate dall’organismo. Le staminali possono essere classificate sulla base del quantitativo di tipi cellulari di cui, dividendosi, possono sostenere la generazione; in questo articolo ci concentreremo sulle cellule ESC, acronimo di Embryonal Stem Cells. Si tratta di staminali cosiddette “pluripotenti”, che sono cioè in grado di formare un qualsiasi tipo cellulare derivi da uno dei tre foglietti primitivi che costituiscono l’embrione e pertanto capaci di rigenerare gran parte delle cellule del nostro organismo. Va da sé che tali cellule lascino intravedere un gran numero di utilizzi nel campo della medicina rigenerativa, cosa che contribuisce ad accrescerne la preziosità. Tuttavia la storia di queste cellule è indissolubilmente legata alle questioni di natura etica che finiscono per essere sollevate ogni qualvolta di faccia riferimento all’uso di staminali embrionali. La polemica nasce del fatto che le cellule ESC umane sono presenti solo ed esclusivamente a livello della blastocisti: una struttura caratterizzante uno stadio molto precoce dello sviluppo embrionale che precede addirittura l’impianto nella mucosa uterina. Isolare le cellule ESC umane quindi, comporta l’utilizzo e conseguentemente, la distruzione di questi ammassi cellulari, finendo per sollevare non poche perplessità di stampo etico- religioso da parte di chi in tali strutture riconosce già un organismo formato. La scoperta delle IPS offre un’alternativa all’utilizzo delle blastocisti, permettendo così di aggirare la questione etica.

La cellula che visse due volte

Negli anni ’60 un biologo britannico si chiese se una cellula differenziata fosse in grado di tornare ad uno stato non specializzato, esprimendo geni fino a quel momento silenziati. Il nome del biologo è John Gurdon, il quale nel 1962 rispose a questa domanda conducendo un esperimento sugli anfibi: in pratica, sostituì il nucleo di un’ovocita di rana con quello di una cellula differenziata a cellula intestinale, un’enteorcita, e quello che accadde fu sorprendente. Il nucleo dell’enterocita, una volta inserito all’interno della cellula uovo, riceveva tutta una serie di stimoli capaci di farlo regredire allo stadio di cellula immatura. Questo nucleo quindi, percorreva a ritroso il suo cammino differenziativo fino a tornare allo stadio di cellula indifferenziata, permettendo così il corretto sviluppo della cellula uovo fino alla formazione di un girino perfettamente formato. Nel 2012 Sir Gurdon condividerà il Nobel con il dottor Yamanaka per il contributo sulla riprogrammazione delle cellule adulte in cellule staminali, aprendo una nuova strada in medicina rigenerativa. Al dottor Yamanaka va infatti il merito per la scoperta delle cellule IPS: le Induce Pluripotent Stem Cells. Si tratta di particolari cellule che, come suggerisce il nome, possono essere descritte come staminali pluripotenti indotte. Yamanaka nel 2007 riesce infatti a riportare cellule cutanee umane, i fibroblasti, allo stadio di cellule staminali pluripotenti. Dimostra inoltre, che per ottenere tale risultato sono sufficienti soltanto quattro fattori di trascrizione: Oct4, Klf4, Sox2 e Myc, ossia dei fattori che se inseriti in una cellula ne determinano il ritorno ad uno stadio indifferenziato. Yamanaka utilizza sperimentalmente dei vettori virali, contenenti DNA codificante questi fattori di trascrizione, per infettare le cellule. Queste, una volta stimolate dai fattori di trascrizione, riprendono a esprimere geni fino a questo momento silenziati, tornando ad uno stadio immaturo. Quindi le cellule IPS non sono altro che cellule differenziate in cui è stata forzata l’espressione di particolari geni che ne hanno provocato il ritorno allo stadio di cellule staminali pluripotenti.

La medicina del futuro

Risulta piuttosto semplice immaginare i rivoluzionari risvolti di una simile scoperta: innanzitutto la questione etica non si palesa più come possibile ostacolo ma viene facilmente aggirata visto che, in questo caso, le staminali sono ottenute a partire da poche cellule dell’organismo adulto e quindi, non si richiede la distruzione di blastocisti. Inoltre viene da sé che, mentre le staminali “classiche” risultano rare e perciò estremamente preziose, le IPS sono potenzialmente molto più numerose e facili da produrre su larga scala come risposta a malattie degenerative dei tessuti. Tuttavia anche le IPS non sono esenti da problematicità. Infatti un grande ostacolo all’uso in generale delle cellule staminali pluripotenti, sta nella loro intrinseca tumorigenicità. Ossia, queste cellule essendo capaci di riprodursi per un tempo illimitato, possono andare pericolosamente incontro ad alterazioni cromosomiche potenzialmente determinanti una proliferazione incontrollata e quindi, provocare la crescita di masse cellulari cancerose. Questo è il motivo alla base del perchè le cellule staminali pluripotenti non possano essere utilizzate ancora in totale sicurezza sui pazienti umani. Le IPS in particolare, risultano più simili dal punto di vista comportamentale alle cellule tumorali che non alle cellule staminali, configurandosi di conseguenza come estremamente pericolose da utilizzare finchè non sarà messa a punto un tecnica per renderle innocue sul versante della tumorigenicità. Inoltre, uno studio condotto nel 2011 ha permesso di osservare come le IPS siano sì capaci di andare a sostenere la generazione di qualsiasi tipo cellulare essendo a tutti gli effetti pluripotenti, ma tuttavia, rispetto alle colleghe derivanti dalle blastocisti, sembrano conservare una sorta di memoria epigenetica di ciò che sono state, ritornando nel momento del differenziamento, più facilmente al tipo cellulare di origine che non ad altri. In ogni caso la scoperta delle IPS costituisce un grande passo avanti nell’ambito della terapia contro le malattie degenerative e lascia intravedere il ruolo sempre più consistente che l’ingegneria genetica è destinata a ricoprire in campo medico.

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