Regressione da cellule adulte a staminali embrionali grazie ai biomateriali

Staminali embrionali di ratto al microscopio elettronico su substrato di nanotubuli di silicio

I ricercatori di UC Berkeley hanno segnalato un’importante passo avanti nella sostituzione di sostanze biochimiche con substrati fisici 3D per far regredire cellule di un topo e umane adulte alla fase di cellule staminali embrionali pluripotenti. (Il nome corretto per staminali derivate da cellule somatiche è Staminali Pluripotenti Indotte)

Le cellule staminali embrionali hanno l’abilità unica di potersi trasformare in ogni tipo cellulare dell’organismo. Ad esempio, parlando di cellule neurologiche, questa potenzialità potrebbe essere utilizzata nella medicina rigenerativa per riparare il midollo spinale danneggiato o ripristinare i danni causati da malattie largamente diffuse quali l’Alzeimer.

La ricerca si aggiunge ai successi degli ultimi 2 anni in ambito di staminali:

Nel 2012, un altro gruppo di ricercatori guidato da John B. Gurdon e Shinya Yamanaka ha segnalato con successo la trasformazione di cellule adulte in cellule embrionali utilizzando un componente biochimico, per cui hanno ricevuto il premio Nobel del 2012 nella Fisiologia (o medicina). Il successo è stato seguto dalla dimostrazione della possibilità di riprogrammare tali cellule in-vivo, tramite topi geneticamente modificati per l’espressione dei geni Oct4, Sox2, Klf4 e c-Myc, che hanno indotto negli animali opportunamente stimolati con antibiotico la produzione di teratomi e la successiva produzione di staminali nel sangue (Manuel Serrano, Centro Nacional de Investigaciones Oncologicas di Madrid).

I loro studi sono oggi una parte fondamentale della medicina rigenerativa, dello screening di farmaci e dei modelli di malattia. Lo studio, che ha segnalato un successo nel sostituire questa componente biochimica con caratteristiche fisiche di biomateriali è stato riportato dal Nature Materials pubblicato il 20 ottobre. Le cellule, prelevate dalle orecchie di topo e dalla pelle umana, sono state conservate in scanalature parallele (larghe 10 micrometri e alte 3),  e dopo 2 settimane sono tornate allo stadio di cellule embrionali. Messe a confronto con le cellule che erano cresciute su superfici piane in T-Flasks, hanno dimostrato di poter produrre un aumento di 4 volte superiore nel numero di cellule ritornate allo stato embrionale. Con la creazione di un ambiente simile a quello che la cellula avrebbe avuto all’interno del corpo, i ricercatori sono stati in grado di mettere le cellule adulte nelle stesse condizioni fisiche.

I vantaggi di questa metodica rispetto all’approccio biochimico:

Il metodo descritto dal “Berkeley Cell and Tissue Engineering Lab”, guidati da Timothy Downing, supera molti degli svantaggi della regressione di cellule basata sul sistema biochimico. Attualmente i geni delle cellule adulte vengono alterati utilizzand oproteine che ne provocano l’alterazione, inserite utilizzando dei virus, insieme ad un assortimento di prodotti chimici che potrebbe seriamente alterare il DNA delle cellule. Questo naturalmente ha effetti imprevedibili sul lungo periodo e pone dubbi sulla salute delle future cellule somatiche generate. L’uso di caratteristiche fisiche, invece, ha prodotto un notevole aumento dell’efficienza della trasformazione cellulare. I ricercatori stanno ora cercando il modo di trasformare le cellule embrionali pluripotenti, utilizzando fattori fisici dei biomateriali, in neuroni o in altre cellule per l’utilizzo nella medicina rigenerativa.