CELLULE STAMINALI: TECNOLOGIE DI STUDIO E CELLULE STAMINALI NEURALI

1. CELLULE STAMINALI: TECNOLOGIE DI STUDIO E CELLULE STAMINALI NEURALI

2. COME SMASCHERARE LE CELLULE STAMINALI? • Il modello di ricerca è costituito in prevalenza da animali di laboratorio, in genere i topi, ma se è possibile vengono esaminati anche campioni umani. Il nodo da sciogliere per dimostrare l’esistenza di cellule staminali in tessuto è l’identificazione del tipo cellulare con proprietà staminali. Per raggiungere questo scopo i ricercatori associano tecniche classiche di analisi morfologiche e istologiche ad approcci più innovativi, basati su tecnologie biomolecolari che permettono di isolare le cellule dal tessuto, studiarne il comportamento e seguirne la progenie.

3. ANALISI MORFOLOGICHE E ISTOLOGICHE • Per studiare queste cellule bisogna prima localizzarle, poi capirne le forme e le caratteristiche molecolari. Per fare ciò bisogna effettuare analisi istologiche di campioni trattati. Molto utili a questo proposito sono le tecniche di colorazione di cellule e tessuti basati su anticorpi che riconoscono specifiche molecole e sono legate a loro volta a molecole fluorescenti o a enzimi capaci di produrre precipitati colorati

4. ANALISI MORFOLOGICHE E ISTOLOGICHE • Per identificare le staminali se ne può sfruttare la capacità proliferativa, semplicemente usando il metodo descritto in precedenza con l’aggiunta di anticorpi specifici. Tuttavia questo metodo funziona bene durante lo sviluppo, ciò implica che sia improbabile riuscire ad osservare i macchinari della divisione visto che nell’organismo adulto le cellule staminali si dividono più lentamente e raramente. Esiste un’alternativa per eliminare questo problema, è la possibilità di inserire nel DNA in duplicazione delle cellule prima della mitosi di una molecola particolare chiamata bromodesossiuridina. Per “dare un volto” alle staminali si prende in considerazione l’attività proliferativa: i ricercatori, per disegnare l’identikit(fenotipo) cercano proteine o molecole che vi siano espresse. Quest’ultima analisi ha permesso di dimostrare che le cellule staminali neurali adulte condividono molte caratteristiche con gli astrociti, cellule che offrono supporto trofico e metabolico ai neuroni e sono distribuite in tutto il sistema nervoso.

5. Le celluleneurali: cosasono? Le cellule neurali sono l'insieme di cellule multipotenti presenti nell’embrione, capaci di autorinnovarsi e di generare i tre principali tipi di cellule che costituiscono il cervello adulto: neuroni, astrociti e oligodendrociti. Il cervello adulto è costituito da circa 10.000 tipi di neuroni funzionalmente differenti. Le CSN sono quindi dotate della capacità di generare un repertorio di cellule estremamente diversificato con una potenzialità e una capacità di autorinnovamento progressivamente più limitate fino a esaurimento della propria capacità mitotica. L’equilibrio tra il numero e la tempistica delle divisioni simmetriche rispetto alle divisioni asimmetriche regola il numero di cellule staminali e l’omeostasi del tessuto nervoso.

6. La neurogenesi adulta • Alcuni neuroni vengono continuamente generati  in due piccole aree celebrali: la zona sottoventricolare (SVZ) che si trova vicino ai ventricoli e la zona sottogranulare (SGZ) dell'ippocampo. • Le cellule generate nell' SVZ migrano fino al bulbo olfattivo . In entrambi i  casi le cellule neogenerate vanno a sostituire dei neuroni morti nei circuiti nervosi preesistenti ; ciò consente una maggiore plasticità che non consiste solo nella formazione di nuove sinapsi ma nell'introduzione di nuovi neuroni. • Il fatto che la genesi di nuove cellule sia possibile per l'intera vita dell'individuo ha ovviamente aperto nuove prospettive per la cura di malattie neurodegenerative in cui i neuroni persi non vengono rimpazziati spontaneamente.

7. Il fenomeno di genesi avviene solo nelle due piccole aree e il resto del sistema nervoso centrale (SNC) rimane un tessuto perenne. In caso di perdita di neuroni le cellule dell' SVZ e dell' SGZ non sono in grado di provvedere alle loro sostituzione. In altri animali non mammiferi la neurogenesi è molto più attiva e persistente in varie zone dell' SNC. Nel corso dell'evoluzione la capacità rigenerativa è stata persa, e la capacità neurogenica fortemente ridotta.

8. La nicchia delle CSN La nicchia staminale neurogenica del cervello adulto costituisce un complesso microambiente, dove l’azione dei fattori intrinseci che regolano le CSN (fattori di trascrizione e regolatori dell’espressione genica) converge con l’azione di fattori estrinseci, segnali molecolari tra cellule a contatto e segnali molecolari secreti a breve distanza, necessari per il mantenimento della staminalità delle CSN residenti, per regolarne le divisioni cellulari e per influenzarne il destino.  La nicchia staminale neurogenica presenta una citoarchitettura altamente organizzata, che assicura le adeguate interazioni tra i differenti tipi cellulari presenti.

9. Le CSN in coltura Al giorno d’oggi, non esistono marcatori molecolari in grado di ben identificare le CSN. Pertanto, la loro identificazione è determinata dalla proprietà delle cellule stesse, coltivate in vitro. La coltura in vitro delle CSN è possibile grazie alle neurosfere, aggregati di progenitori neurali. Le neurosfere costituiscono un ambiente eterogeneo per la coltura delle CSN. Dissociando le singole cellule dalla neurosfera ed incentrandosi sulla loro coltura, è possibile ottenere nuove neurosfere. Se si ferma la somministrazione di sostanze di crescita alle neurosfere in coltura, avviene la fase di differenziamento nelle 3 CSN principali. .

10. Prospettive Terapeutiche Lo studio delle CSN offre grosse speranze nella loro applicazione terapeutica in quanto consentirebbe la cura delle neuropatologie. Tuttavia, in questo campo incombono controversie sia tecniche che etiche. L’ipotesi sulla possibilità di ottenimento delle CSN da tessuti non neurali era altamente discussa; tuttavia, con lo sviluppo degli studi delle iPS ( Cellule Staminali Pluripotenti indotte ), si sta cercando di sfatare questo mito servendosi della riprogrammazione cellulare. Ciò che resta da fare è l’invenzione di strumenti tecnici che permettano la terapia con CSN e verificare il riscontro dei tessuti neurali del ricevente.