Cosa sono le cellule staminali e cosa fanno?

Le cellule del corpo hanno scopi specifici, ma le cellule staminali sono cellule che non hanno ancora un ruolo specifico e possono diventare quasi tutte le cellule necessarie.

Le cellule staminali sono cellule indifferenziate che possono trasformarsi in cellule specifiche, come il corpo ha bisogno di loro.

Scienziati e medici sono interessati alle cellule staminali poiché aiutano a spiegare come funzionano alcune funzioni del corpo e come a volte vanno male.

Le cellule staminali mostrano anche la promessa per il trattamento di alcune malattie che attualmente non hanno cura.

 

Fonti di cellule staminali

Le cellule staminali provengono da due fonti principali : i tessuti del corpo adulto e gli embrioni. Gli scienziati stanno anche lavorando su come sviluppare cellule staminali da altre cellule, usando tecniche di “riprogrammazione” genetica.

Cellule staminali adulte

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Le cellule staminali possono trasformarsi in qualsiasi tipo di cellula prima che si differenziano.

Il corpo di una persona contiene cellule staminali per tutta la vita. Il corpo può usare queste cellule staminali ogni volta che ne ha bisogno.

Chiamate anche cellule staminali tissutali o somatiche, le cellule staminali adulte esistono in tutto il corpo dal momento dell’embrione.

Le cellule sono in uno stato non specifico, ma sono più specializzate rispetto alle cellule staminali embrionali. Rimangono in questo stato fino a quando il corpo ha bisogno di loro per uno scopo specifico, ad esempio, come cellule della pelle o del muscolo.

Vivere giorno per giorno significa che il corpo rinnova costantemente i suoi tessuti. In alcune parti del corpo, come l’intestino e il midollo osseo , le cellule staminali si dividono regolarmente per produrre nuovi tessuti corporei per la manutenzione e la riparazione.

Le cellule staminali sono presenti all’interno di diversi tipi di tessuto. Gli scienziati hanno trovato cellule staminali nei tessuti, tra cui:

  • il cervello
  • midollo osseo
  • sangue e vasi sanguigni
  • muscoli scheletrici
  • pelle
  • il fegato

Tuttavia, le cellule staminali possono essere difficili da trovare. Possono rimanere non dividenti e non specifici per anni finché il corpo non li convoca per riparare o far crescere nuovi tessuti.

Le cellule staminali adulte possono dividersi o auto-rinnovarsi indefinitamente. Ciò significa che possono generare vari tipi di cellule dall’organo di origine o addirittura rigenerare interamente l’organo originale.

Questa divisione e rigenerazione sono come una ferita della pelle guarisce, o come un organo come il fegato, ad esempio, può riparare se stesso dopo il danno.

In passato, gli scienziati ritenevano che le cellule staminali adulte potessero differenziarsi solo in base al loro tessuto di origine. Tuttavia, alcune prove ora suggeriscono che possono differenziarsi per diventare anche altri tipi di cellule.

Cellule staminali embrionali

Fin dalla primissima fase della gravidanza, dopo che lo sperma feconda l’uovo, si forma un embrione.

Circa 3-5 giorni dopo che uno spermatozoo feconda un uovo, l’embrione assume la forma di una blastocisti o di una sfera di cellule.

La blastocisti contiene cellule staminali e verrà successivamente impiantata nell’utero. Le cellule staminali embrionali provengono da una blastocisti di 4-5 giorni.

Quando gli scienziati prendono le cellule staminali dagli embrioni, questi sono di solito degli embrioni extra che derivano dalla fecondazione in vitro (FIV).

Nelle cliniche della FIV, i medici fecondano diverse uova in una provetta per assicurarsi che almeno una sopravviva. Quindi impiantano un numero limitato di uova per iniziare una gravidanza.

Quando uno sperma fertilizza un uovo, queste cellule si uniscono per formare una singola cellula chiamata zigote.

Questo zigote monocellulare inizia quindi a dividere, formando 2, 4, 8, 16 celle e così via. Ora è un embrione.

Presto, e prima dell’impianto dell’embrione nell’utero, questa massa di circa 150-200 cellule è la blastocisti. La blastocisti consiste di due parti:

  • una massa cellulare esterna che diventa parte della placenta
  • una massa cellulare interna che si svilupperà nel corpo umano

La massa cellulare interna è dove si trovano le cellule staminali embrionali. Gli scienziati chiamano queste cellule totipotenti. Il termine totipotente si riferisce al fatto che hanno il potenziale totale di svilupparsi in qualsiasi cellula del corpo.

Con la giusta stimolazione, le cellule possono diventare cellule del sangue, cellule della pelle e tutti gli altri tipi di cellule di cui un corpo ha bisogno.

All’inizio della gravidanza, lo stadio di blastocisti continua per circa 5 giorni prima che l’embrione si innesti nell’utero o nell’utero. In questa fase, le cellule staminali iniziano a differenziarsi.

Le cellule staminali embrionali possono differenziarsi in più tipi di cellule rispetto alle cellule staminali adulte.

Cellule staminali mesenchimali (MSC)

Le MSC provengono dal tessuto connettivo o stroma che circonda gli organi del corpo e altri tessuti.

Gli scienziati hanno utilizzato le MSC per creare nuovi tessuti corporei, come ossa, cartilagine e cellule adipose. Potrebbero un giorno svolgere un ruolo nella risoluzione di una vasta gamma di problemi di salute.

Cellule staminali pluripotenti indotte (iPS)

Gli scienziati creano questi in un laboratorio, usando le cellule della pelle e altre cellule specifiche del tessuto. Queste cellule si comportano in modo simile alle cellule staminali embrionali, quindi potrebbero essere utili per lo sviluppo di una gamma di terapie.

Tuttavia, sono necessari più ricerca e sviluppo.

Per coltivare le cellule staminali, gli scienziati estraggono prima i campioni dal tessuto adulto o da un embrione. Quindi collocano queste cellule in una coltura controllata in cui si divideranno e si riprodurranno ma non si specializzeranno ulteriormente.

Le cellule staminali che si dividono e si riproducono in una coltura controllata sono chiamate linee di cellule staminali.

I ricercatori gestiscono e condividono linee di cellule staminali per scopi diversi. Possono stimolare le cellule staminali a specializzarsi in un modo particolare. Questo processo è noto come differenziazione diretta.

Fino ad ora, è stato più facile coltivare un gran numero di cellule staminali embrionali rispetto alle cellule staminali adulte. Tuttavia, gli scienziati stanno facendo progressi con entrambi i tipi di cellule.

 

Tipi di cellule staminali

I ricercatori classificano le cellule staminali in base al loro potenziale di differenziazione in altri tipi di cellule.

Le cellule staminali embrionali sono le più potenti, poiché il loro compito è quello di diventare ogni tipo di cellula del corpo.

La classificazione completa include:

Totipotente : queste cellule staminali possono differenziarsi in tutti i possibili tipi di cellule. Le prime poche cellule che appaiono quando lo zigote inizia a dividersi sono totipotenti.

Pluripotente : queste cellule possono trasformarsi in quasi tutte le cellule. Le cellule dell’embrione precoce sono pluripotenti.

Multipotente : queste cellule possono differenziarsi in una famiglia di cellule strettamente correlate. Le cellule staminali ematopoietiche adulte, ad esempio, possono diventare globuli rossi o bianchi o piastrine.

Oligopotente : questi possono differenziarsi in alcuni tipi di cellule differenti. Le cellule staminali linfoidi o mieloidi dell’adulto possono farlo.

Unipotent : possono produrre solo celle di un tipo, che è il loro tipo. Tuttavia, sono ancora cellule staminali perché possono rinnovarsi. Gli esempi includono cellule staminali muscolari adulte.

Le cellule staminali embrionali sono considerate pluripotenti anziché totipotenti perché non possono diventare parte delle membrane extra-embrionali o della placenta.

usi

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I trapianti con cellule staminali stanno già aiutando le persone con malattie come il linfoma.

Le stesse cellule staminali non servono a uno scopo ma sono importanti per diversi motivi.

Innanzitutto, con la giusta stimolazione, molte cellule staminali possono assumere il ruolo di qualsiasi tipo di cellula e possono rigenerare il tessuto danneggiato, nelle giuste condizioni.

Questo potenziale potrebbe salvare vite umane o riparare ferite e danni ai tessuti nelle persone dopo una malattia o un infortunio. Gli scienziati vedono molti possibili usi per le cellule staminali.

Rigenerazione tissutale

La rigenerazione tissutale è probabilmente l’uso più importante delle cellule staminali.

Fino ad ora, una persona che aveva bisogno di un nuovo rene, ad esempio, doveva aspettare un donatore e poi sottoporsi a un trapianto.

C’è una carenza di organi donatori ma, istruendo le cellule staminali a differenziarsi in un certo modo, gli scienziati potrebbero usarli per coltivare un tipo specifico di tessuto o un organo.

Ad esempio, i medici hanno già utilizzato le cellule staminali appena sotto la superficie della pelle per creare nuovo tessuto cutaneo. Possono quindi riparare una grave ustione o un’altra lesione innestando questo tessuto sulla pelle danneggiata, e la nuova pelle ricrescerà.

Trattamento della malattia cardiovascolare

Nel 2013, un gruppo di ricercatori del Massachusetts General Hospital ha riportato in PNAS Early Edition che avevano creato vasi sanguigni nei topi di laboratorio, utilizzando cellule staminali umane.

Entro 2 settimane dall’impianto delle cellule staminali si sono formate reti di vasi sanguigni. La qualità di questi nuovi vasi sanguigni era pari a quella di quelli naturali vicini.

Gli autori speravano che questo tipo di tecnica potesse alla fine aiutare a curare le persone con malattie cardiovascolari e vascolari.

Trattamento della malattia cerebrale

Un giorno i medici potrebbero essere in grado di utilizzare cellule e tessuti sostitutivi per trattare le malattie del cervello, come il morbo di Parkinson e l’Alzheimer.

Nel Parkinson, ad esempio, il danno alle cellule cerebrali porta a movimenti muscolari incontrollati. Gli scienziati potrebbero usare le cellule staminali per reintegrare il tessuto cerebrale danneggiato. Questo potrebbe riportare le cellule cerebrali specializzate che fermano i movimenti muscolari incontrollati.

I ricercatori hanno già provato a differenziare le cellule staminali embrionali in questi tipi di cellule, quindi i trattamenti sono promettenti.

Terapia carente

Gli scienziati sperano un giorno di poter sviluppare cellule cardiache sane in un laboratorio da trapiantare in persone con malattie cardiache .

Queste nuove cellule potrebbero riparare i danni al cuore ripopolando il cuore con tessuto sano.

Allo stesso modo, le persone con diabete di tipo I potrebbero ricevere cellule pancreatiche per sostituire le cellule produttrici di insulina che il loro stesso sistema immunitario ha perso o distrutto.

L’unica terapia attuale è un trapianto di pancreas e pochissimi sono i pancreas disponibili per il trapianto.

Trattamenti per la malattia del sangue

I medici ora usano abitualmente cellule staminali ematopoietiche per adulti per curare malattie come la leucemia , l’anemia falciforme e altri problemi di immunodeficienza.

Le cellule staminali ematopoietiche si trovano nel sangue e nel midollo osseo e possono produrre tutti i tipi di cellule del sangue, compresi i globuli rossi che trasportano l’ossigeno e i globuli bianchi che combattono le malattie.

 

Donare o raccogliere cellule staminali

Le persone possono donare le cellule staminali per aiutare una persona cara o, eventualmente, per il proprio uso in futuro.

Le donazioni possono provenire dalle seguenti fonti:

Midollo osseo : queste cellule vengono prese sotto anestesia generale, di solito dall’anca o dall’osso pelvico. I tecnici isolano quindi le cellule staminali dal midollo osseo per la conservazione o la donazione.

Cellule staminali periferiche : una persona riceve diverse iniezioni che causano al loro midollo osseo il rilascio di cellule staminali nel sangue. Successivamente, il sangue viene rimosso dal corpo, una macchina separa le cellule staminali e i medici restituiscono il sangue al corpo.

Sangue del cordone ombelicale : le cellule staminali possono essere prelevate dal cordone ombelicale dopo il parto, senza danni per il bambino. Alcune persone donano il sangue del cordone ombelicale e altri lo conservano.

Questa raccolta di cellule staminali può essere costosa, ma i vantaggi per le esigenze future includono:

  • le cellule staminali sono facilmente accessibili
  • meno possibilità di rigetto del tessuto trapiantato se proviene dal corpo del ricevente

Ricerca e scoperta scientifica

ricerca staminali

Attraverso la ricerca sulle cellule staminali, gli scienziati sperano di scoprire cure per le malattie che sono attualmente incurabili.

Le cellule staminali sono utili non solo come potenziali terapie ma anche per scopi di ricerca.

Ad esempio, gli scienziati hanno scoperto che attivare o disattivare un particolare gene può farlo distinguere. Sapere questo è aiutarli a studiare quali geni e mutazioni causano quali effetti.

Armati di questa conoscenza, possono essere in grado di scoprire ciò che causa una vasta gamma di malattie e condizioni, alcune delle quali non hanno ancora una cura.

La divisione cellulare e la differenziazione anormali sono responsabili delle condizioni che includono il cancro e le disabilità congenite che derivano dalla nascita. Sapere cosa causa la divisione delle cellule nel modo sbagliato potrebbe portare a una cura.

Le cellule staminali possono anche aiutare nello sviluppo di nuovi farmaci. Invece di testare farmaci su volontari umani, gli scienziati possono valutare come un farmaco colpisce il tessuto normale e sano testandolo su tessuto cresciuto da cellule staminali.

Video: quali sono le cellule staminali?

Guarda il video per saperne di più sulle cellule staminali.

 

Controversia

Ci sono state alcune controversie sulla ricerca sulle cellule staminali. Questo si riferisce principalmente al lavoro sulle cellule staminali embrionali.

Uso di embrioni per cellule staminali

L’argomento contro l’uso di cellule staminali embrionali è che distrugge una blastocisti umana e l’ovulo fecondato non può svilupparsi in una persona.

Al giorno d’oggi, i ricercatori stanno cercando modi per creare o utilizzare cellule staminali che non coinvolgano embrioni.

Mescolare esseri umani e animali

La ricerca sulle cellule staminali comporta spesso l’inserimento di cellule umane in animali, come topi o ratti. Alcune persone sostengono che ciò potrebbe creare un organismo che è in parte umano.

In alcuni paesi, è illegale produrre linee di cellule staminali embrionali. Negli Stati Uniti, gli scienziati possono creare o lavorare con linee di cellule staminali embrionali, ma è illegale usare fondi federali per ricercare linee di cellule staminali create dopo l’agosto 2001.

Terapia con cellule staminali e regolazione FDA

Alcune persone stanno già offrendo “terapie con cellule staminali” per una serie di scopi, come i trattamenti anti-invecchiamento.

Tuttavia, la maggior parte di questi usi non ha l’approvazione della Food and Drug Administration (FDA) statunitense . Alcuni di essi potrebbero essere illegali e alcuni potrebbero essere pericolosi.

Chiunque stia valutando il trattamento con cellule staminali dovrebbe verificare con il fornitore o con la FDA che il prodotto ha ottenuto l’approvazione e che è stato realizzato in modo conforme agli standard FDA per la sicurezza e l’efficacia.

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