Cellule staminali e cellule mesenchimali: facciamo chiarezza

Cellule staminali e cellule mesenchimali: facciamo chiarezza

C’è una frase che sento spesso pronunciare, quando si parla di medicina rigenerativa: “È sbagliato dire cellule staminali, bisogna dire cellule mesenchimali. Lo dicono sia i medici che i non addetti ai lavori e per capire quanto questa frase sia strana, leggete il seguente esempio.

Andrea, per festeggiare la promozione al lavoro, ha invitato Giulia al ristorante, promettendo di offrire la cena. Al momento di pagare, Giulia si ricorda della promessa e si premura di chiedere ad Andrea: «Ce li hai tu i soldi, vero?». L’uomo, dopo aver controllato il portafoglio, le risponde: «No, ho solamente banconote.»

 

LA CELLULA STAMINALE

Spiegare in un articolo cosa sia una cellula staminale non renderebbe giustizia ad un prodigio biologico divenuto, ormai, protagonista assoluto della ricerca biomedica. Oltretutto, rischierei di annoiare il lettore, o peggio ancora di far confusione: l’esatto opposto dell’intento di questo pezzo. Mi limiterò a descrivere due peculiarità per cui queste cellule sono tanto apprezzate: il self-renewal (Ndr. in italiano “auto-rinnovamento) e la differenziazione.

Attraverso il self-renewal, una cellula è in grado, durante la replicazione, di dare origine ad una copia identica a se stessa. Quando una staminale si divide, infatti, almeno una delle due cellule figlie non subisce alcuna modifica e rimane, in tutto e per tutto, uguale alla cellula madre. Questo consente alla riserva di cellule staminali di un tessuto di rimanere quantitativamente stabile nel tempo. Con l’insorgere di patologie e il progredire dell’invecchiamento, questa abilità si indebolisce.

Con la differenziazione, invece, una cellula staminale può specializzarsi nella funzione specifica di un tessuto, come ad esempio: essere una cellula della pelle (cheratinocita), una cellula del muscolo (miocita), una cellula del sistema nervoso (neurone). La differenziazione è un processo progressivo che avviene attraverso modifiche epigenetiche, ovvero modificazioni in grado di silenziare parti del DNA non utili per quella specifica funzione. In questo modo, rimangono attivi solamente i geni della cellula specializzata e quella che una volta era una staminale ora può sostituirsi alle cellule danneggiate e contribuire al funzionamento di un tessuto.

Le cellule staminali possono essere adulte, o “meno adulte” e la differenziazione può essere toti-, pluri-, multi-, oligo- o unipotente. Il prossimo paragrafo ci aiuterà a capire queste differenze.

LA CELLULA MESENCHIMALE

Il mito della cellula staminale nasce nel momento in cui si crede che essa possa rigenerare qualsiasi tessuto. Una cellula staminale totipotente è in grado di dare origine a tutto (anche alla vita), mentre una cellula staminale pluripotente a quasi tutto (non può originare un organismo da zero). Esiste solo nell’embrione, oppure può essere ottenuta attraverso la riprogrammazione di una cellula adulta invertendo il processo di differenziazione. Nel primo caso ci sono problemi di natura etica, nel secondo bisogna sfruttare tecniche di manipolazione cellulare avanzata come il metodo di Yamanaka (premio nobel per la medicina nel 2010 per le famose iPSC – induced Pluripotent Stem Cells) o il trasferimento nucleare di cellule somatiche (ricordate la pecora Dolly?).

Facendo un passo indietro, però, esistono anche le cellule staminali adulte che possono essere multi-, oligo- o unipotenti. Le cellule staminali multipotenti non possono differenziare in tutti i tessuti come quelle pluripotenti, ma solo in una determinata categoria di tessuti che hanno tra loro la medesima origine embrionale. Le cellule mesenchimali sono cellule staminali adulte che, come suggerisce il prefisso mes-, possono differenziare in tutti i tessuti di origine mesodermica (il mesoderma è un foglietto embrionale da cui origina tutto l’apparato muscoloscheletrico, le cellule del sangue e altri organi). Sono state identificate per la prima volta nel midollo osseo nel 1970, poi in altri tessuti e, solo nel 2001, nel grasso. Nella medicina rigenerativa, sono molto apprezzate per la semplicità del prelievo e del loro utilizzo. Anche se non possono differenziare in tutti i sottotipi cellulari, sono in grado di eseguire in maniera eccellente una capacità delle cellule staminali che finora non abbiamo citato: rilasciare, in risposta all’ambiente, molecole in grado di favorire la rigenerazione.

QUINDI?

Non tutte le cellule staminali sono mesenchimali, ma certamente tutte le mesenchimali sono staminali. Negli articoli scientifici si parla sempre di MSC, che è l’acronimo di Mesenchymal Stem Cells. Il dubbio, per chi fa ricerca, è un altro. Nel 2008, si è scoperto che le cellule mesenchimali derivano dai periciti, cellule con funzione contrattile che circondano le pareti dei capillari. Non si è ancora certi se tutte le mesenchimali siano di derivazione pericitaria, ma si è certi non tutti i periciti diano origine alle mesenchimali.

Se l’ultima frase vi ha confuso, è perché la biologia è complicata, ma di una cosa possiamo essere sicuri: parlare di cellule staminali non è pericoloso come sembra, se si conosce il significato delle parole, anzi, rischiate anche di fare bella figura.

Omar Sabry

 

Fonti:

Pierre Charbord.  Bone marrow mesenchymal stem cells: historical overview and concepts. Hum Gene Ther. 2010 Sep; 21(9): 1045–1056. DOI: 10.1089/hum.2010.115

Patricia A. Zuk. The Adipose-derived Stem Cell: Looking Back and Looking Ahead. Mol Biol Cell. 2010 Jun 1; 21(11): 1783–1787. DOI: 10.1091/mbc.E09-07-0589

Arnold I Caplan. All MSCs Are Pericytes? Cell Stem Cell 2008, 3 (3), 229-30 DOI: 10.1016/j.stem.2008.08.008