Il trattamento con acido potrebbe fornire una tecnica rivoluzionaria sulle cellule staminali

Il trattamento con acido potrebbe fornire una tecnica rivoluzionaria sulle cellule staminali

Gli scienziati hanno trovato un modo sorprendentemente semplice per trasformare le cellule mature in uno stato primitivo. Semplicemente dando alle cellule del sangue del topo un bagno acido è sufficiente per produrre le cosiddette cellule pluripotenti che possono svilupparsi in qualsiasi tipo di cellula nel corpo, riportano in due nuovi documenti questa settimana. La notevole trasformazione contraddice molte ipotesi sulla biologia cellulare e potrebbe alla fine portare a nuovi modi per curare malattie e lesioni.

Gli scienziati che non sono coinvolti nel lavoro dicono che la tecnica potrebbe essere un punto di svolta, se si estingue. "Se questo nuovo approccio fosse applicabile alle cellule umane, avrebbe grandi implicazioni per la medicina rigenerativa", dice Hongkui Deng, ricercatore di cellule staminali all'Università di Pechino. "È abbastanza sorprendente" che la tecnica "non implichi alcuna manipolazione genetica", afferma Rudolf Jaenisch, un biologo dello sviluppo presso il Whitehead Institute for Biomedical Research di Cambridge, nel Massachusetts.

Contrariamente ai precedenti metodi che implicano tecniche di laboratorio complesse e impegnative, il team di ricercatori giapponesi-americani ha prelevato cellule del sangue da topi appena nati, li ha brevemente immersi in una soluzione moderatamente acida e quindi li ha riportati su un terreno di coltura cellulare standard. Una settimana dopo, le cellule sopravvissute al trattamento erano tornate a essere pluripotenti.

Gli scienziati hanno preso spunto dal mondo delle piante. È noto da tempo che gli stress ambientali, tra cui acqua insufficiente o calore eccessivo, possono convertire cellule vegetali somatiche o differenziate nelle piante in cellule immature che, nelle giuste condizioni, possono svilupparsi in intere nuove piante. Nel 2008, Haruko Obokata, uno scienziato di cellule staminali ora presso il RIKEN Center for Developmental Biology di Kobe, in Giappone, ha cercato di vedere se le cellule animali potessero ospitare un meccanismo simile. Ha iniziato a sottoporre le cellule del mouse a una varietà di stress - come spremere, riscaldare o affamare i nutrienti - per brevi periodi di tempo.

Alcune delle cellule sopravvissute mostravano segni biochimici rivelatori di ritorno a uno stato immaturo. Il modo più efficiente di riprogrammare queste cellule si è rivelato essere immergendole in una soluzione leggermente meno acida dell'aceto per 25 minuti e quindi riportandole in una normale coltura cellulare. Dopo una settimana, circa il 20% delle cellule era sopravvissuto e il 30% di quelle era ritornato a uno stato pluripotente che poteva differenziarsi in una varietà di tipi di cellule. Se collocati in un ambiente favorevole, i cluster di queste cellule sono persino cresciuti in embrioni interi.

Il gruppo chiama il fenomeno di acquisizione stimolata di pluripotenza (STAP). Mentre le cellule STAP hanno molte delle caratteristiche delle cellule staminali embrionali (ES), inizialmente non crescevano e si dividevano molto bene; potrebbero essere tenuti in vita solo per circa 2 settimane. Ulteriori modifiche, tuttavia, hanno prodotto cellule staminali STAP che possono essere mantenute in vita e proliferare indefinitamente.

Mentre gli scienziati hanno usato globuli bianchi da topi neonati per la maggior parte degli esperimenti, hanno dimostrato che la tecnica funziona anche su cervello, pelle, muscoli e altre cellule. Obokata dice che può anche produrre cellule STAP da topi adulti, sebbene l'efficienza diminuisca con l'età del mouse. Obokata e i suoi colleghi riportano i risultati online oggi in due Natura documenti .

"Sottolinea le cellule e [cambia] lo stato del pluripotenziamento: è un risultato notevole", afferma Jaenisch. Il metodo è così semplice che "renderà la riprogrammazione più accessibile" ai laboratori tradizionali, aggiunge Ernst Wolvetang, uno scienziato di cellule staminali all'Università del Queensland a St Lucia, in Australia.

In precedenza, i ricercatori hanno creato linee cellulari pluripotenti isolando le cellule dagli embrioni della fase iniziale; quelle cellule sono chiamate cellule ES. Nel 2006, Shinya Yamanaka dell'Università di Kyoto, ha dimostrato che forzare la sovraespressione di proteine ​​chiamate fattori di trascrizione in cellule differenziate può far tornare indietro il tempo e far si che le cellule si comportino come cellule ES. Queste cellule sono chiamate cellule staminali pluripotenti indotte (iPS). Se il nuovo metodo STAP può essere esteso agli esseri umani, metterebbe da parte le obiezioni etiche sull'uso degli embrioni e sulle mutazioni genetiche che a volte si verificano nelle cellule iPS.

Questi vantaggi potrebbero essere molto importanti per le applicazioni nella medicina rigenerativa, in cui gli scienziati cercano di coltivare tessuti e trattamenti sostitutivi per condizioni genetiche come il diabete e le malattie degenerative, come il morbo di Parkinson e l'Alzheimer.

"Vedo questo come un nuovo approccio per generare cellule simili a iPS", dice Yamanaka, che ha vinto il premio Nobel per la fisiologia o la medicina nel 2012 per lo sviluppo di cellule iPS. Ma avverte che se la tecnica STAP funziona per le cellule umane, dovrebbe comunque essere confrontata con i metodi attualmente disponibili.

Deng nota che i risultati suggeriscono che la capacità di riprogrammazione naturale documentata nelle piante "è in qualche modo conservata tra le cellule delle piante e dei mammiferi". Ma solleva questioni su come tale capacità sia regolata nel corpo. Gli acidi che digeriscono il cibo nello stomaco dei mammiferi sono molto più forti della soluzione utilizzata negli esperimenti STAP. "Immagino che i nostri tessuti abbiano un meccanismo per inibire il processo di riprogrammazione in cellule differenziate, ma per dimostrare che abbiamo bisogno di ulteriori studi", dice Obokata.

Alcuni animali sono già noti per avere notevoli capacità rigenerative. In anfibi, come tritoni e salamandre, le cellule sul luogo di una ferita possono de-differenziare per formare arti completamente nuovi, occhi e altre parti del corpo. Kuldip Sidhu, uno specialista di cellule staminali presso l'Università del New South Wales a Sydney, in Australia, afferma che la comprensione e il controllo del meccanismo che blocca o consente la de-differenziazione nell'uomo potrebbe, in un lontano futuro, "forse in alcune condizioni controllate determinare rigenerazione dei tessuti "all'interno del corpo umano.

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