Cellule del sangue riportate allo stadio di cellule staminali

Un team di ricercatori della Johns Hopkins University di Baltimora ha sviluppato un metodo affidabile per riportare indietro l’orologio delle cellule del sangue, riportandole allo stato primitivo di cellule staminali, da cui è possibile quindi sviluppare qualsiasi altro tipo di cellula del corpo.

Il lavoro, descritto nel numero 8 di agosto della rivista Public Library of Science (PLoS), è i secondo capitolo di uno sforzo continuo dellascienza per trovare un modo efficiente e ripetibile di convertire le cellule del sangue adulte in cellule staminali, che sono altamente qualificate per l’impiego clinico e di ricerca al posto delle cellule staminali embrionali umane, come spiega Elias Zambidis, professore assistente di oncologia e pediatria presso il Johns Hopkins Institute per l’ingegneria delle cellule e del Kimmel Cancer Center.

Prendendo una cellula da un adulto è possibile percorrere a ritroso la via del suo sviluppo, riportando allo stato in cui era quando quella persona era un embrione di 6 giorni. Un processo che crea una biologia completamente nuova nei confronti della nostra comprensione di come le cellule invecchiano e di cosa succede quando le cose vanno male, come nei casi di sviluppo del cancro, continua Zambidis.

Il capitolo uno di questo percorso, spiega Zambidis, è stato il lavoro descritto nella primavera scorsa in PLoS One in cui Zambidis e colleghi hanno raccontato l’utilizzo di questo metodo per trasformare cellule adulte del sangue in cellule cardiache. Negli esperimenti più recenti, il professore e i suoi colleghi descrivono il metodo per riportare le cellule adulte del sangue allo stato di cellule staminali pluripotenti indotte (iPS), cioè cellule adulte riprogrammate per tornare allo stadio embrionale, con una efficienza senza precedenti.

Zambidis racconta la che sua squadra di ricercatori è riuscita a sviluppare un modo super efficiente e libero da virus per ottenere cellule iPS, superando una difficoltà persistente per gli scienziati che lavorano con queste cellule in laboratorio. In genere, su centinaia di cellule del sangue, solo una o due sono in grado di trasformarsi in cellule iPS. Utilizzando il metodo Zambidis, il 50-60 per cento delle cellule del sangue sono state “riprogrammate” come cellule staminali pluripotenti indotte.

Zambidis team ha anche trovato un modo per evitare l’uso di virus per convertire le cellule a uno stato di cellule staminali. Tradizionalmente, infatti, gli scienziati utilizzano un virus per “consegnare” alla cellula un pacchetto di geni che servono ad attivare i processi che convertono le cellule da un tipo (come la pelle o il sangue) a un altro (come le cellule staminali). Tuttavia, il virus utilizzato in questo modo può mutare e avviare tumori nelle cellule recentemente trasformate. Per inserire i geni nelle cellule senza l’utilizzo di un virus, il team di Zambidis utilizza plasmidi, anelli di DNA che si replicano brevemente all’interno delle cellule e quindi degradano. Le cellule del sangue sono state poi trattate attraverso un ulteriore passaggio, in cui sono state stimolate nell’ambiente per loro naturale del midollo osseo.

Per il nuovo studio, il team della Johns Hopkins ha utilizzato cellule staminali del cordone ombelicale, le ha trattate con fattori di crescita e ha usato plasmidi per trasferire al loro interno quattro geni. Hanno quindi sottoposto le cellule a un impulso elettrico, facendo piccoli fori nella superficie attraverso la quale i plasmidi sono penetrati all’interno. Una volta dentro, i plasmidi ha attivato le cellule e le hanno stimolate a ritornare ad uno stato più primitivo di cella. Il team scientifico ha poi coltivato alcune delle cellule trattate in vitro, mentre altre sono state irradiate con cellule del midollo osseo.

Quando gli scienziati hanno confrontato le cellule derivate da staminali del cordone ombelicale con le cellule derivate da cellule della pelle e dei capelli hanno rilevato che le migliori cellule iPS sono state ricavate dalle cellule staminali del sangue trattete con i quattro geni e coltivate insieme alle cellule del midollo osseo. Queste cellule si sono ritornate allo stato primitivo di cellule staminali pluripotenti indotte entro 7-14 giorni. Le loro tecniche hanno avuto successo anche in esperimenti con cellule adulte del del midollo osseo e del sangue circolante.

Negli studi in corso, Zambidis e colleghi stanno testando la qualità delle cellule iPS così ottenute e la loro capacità di convertirsi altri tipi di cellule, rispetto alle cellule iPS derivate da altri metodi.

Metodi efficienti per produrre cellule iPS virus-free possono accelerare la ricerca per sviluppare terapie con cellule staminali utilizzando quasi tutti i tipi di cellule, e possono fornire un quadro più accurato della biologia e dello sviluppo delle cellule.

Fonte immagine: PNNL – Pacific Northwest National Laboratory – Flickr.com