Un team del Center for Developmental Biology del RIKEN Institute di Kobe, in Giappone, guidato da Charles Vacanti della Harvard School of Medicine, ha fatto una scoperta rivoluzionaria che potrebbe avere implicazioni di vasta portata per la medicina rigenerativa, il trattamento del cancro e la clonazione umana .

Hanno scoperto un modo relativamente rapido e semplice per trasformare le cellule mature del corpo in cellule staminali embrionali con le proprietà della totipotenza – la capacità di differenziarsi in qualsiasi cellula del corpo, e hanno confermato sperimentalmente questo risultato. Gli scienziati hanno pubblicato i risultati del loro lavoro il 29 gennaio in due pubblicazioni sulla rivista Nature.

Nel 2012, Shinya Yamanaka e John Gurdon hanno ricevuto il premio Nobel per la medicina per gli esperimenti di laboratorio sulla riprogrammazione delle cellule epiteliali mature del topo in cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC), ovvero cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC). cellule immature che sono in grado di specializzarsi in cellule di tutti i tipi presenti in un organismo adulto introducendo in esse quattro geni (fattori Yamanaka). Ma l’uso clinico di iPSC è ancora ostacolato a causa di dubbi sulla sicurezza del metodo.

Una delle preoccupazioni è legata, in particolare, ai risultati ottenuti negli esperimenti sui topi, dove cellule riprogrammate hanno innescato una risposta immunitaria. Inoltre, gli esperti sono preoccupati per la possibile crescita incontrollata e maligna delle cellule introdotte, il cui fattore scatenante potrebbe essere il “fattore Yamanaka”. Il gruppo di Vacanti ha scoperto un altro modo per riprogrammare le cellule adulte in quelle embrionali, che non richiede l’induzione del trasporto citoplasmatico nucleare, l’introduzione di fattori di trascrizione e altri interventi esterni nel DNA cellulare, ponendo le cellule in una situazione stressante, come un ambiente acido aggressivo . Come ha detto alla rivista NewScientist uno degli autori, Haruko Obokata, l’idea che un tale metodo potesse funzionare su cellule di mammifero è nata in connessione con un fenomeno osservato nel mondo vegetale, dove, sotto l’influenza di fattori ambientali nettamente sfavorevoli, un normale cellula può diventare immatura, da cui poi si sviluppa una nuova pianta. Inoltre, è noto che alcuni tipi di cellule mature nei rettili e negli uccelli hanno questa capacità.

Obokata e i suoi colleghi hanno utilizzato nei loro esperimenti una linea di topi appositamente allevati portatori di un gene che fornisce un bagliore verde in presenza della proteina Oct-4, specifica per le cellule pluripotenti.

Gli scienziati hanno prelevato campioni di sangue dalla milza di topi di una settimana, hanno isolato i linfociti e li hanno sottoposti a stress chimico ponendoli in un pH acido di 5,7 per mezz’ora.

Di conseguenza, alcune cellule sono morte e i sopravvissuti il secondo giorno dopo l’esposizione allo stress hanno iniziato a brillare di verde, dimostrando l’inizio della sintesi del 4 ottobre. Dopo una settimana, due terzi delle cellule sopravvissute hanno mostrato la presenza di questo marcatore di pluripotenza, così come altri biomarcatori di questa condizione (per le iPSC ottenute con il metodo Yamanaka, ci vogliono quattro settimane per raggiungere questo stadio). Gli autori hanno chiamato il fenomeno che hanno scoperto l’acquisizione di pluripotenza innescata dallo stimolo (acquisizione stimolata della proprietà della pluripotenza, STAP) e le cellule pluripotenti risultanti – cellule STAP.

L’analisi ha mostrato che in questo caso stiamo parlando della riprogrammazione dei linfociti maturi in cellule immature – nelle cellule STAP è stata notata una significativa diminuzione del livello di metilazione del DNA nelle regioni regolatorie dei geni marcatori di pluripotenza. Haruko Obokata. Foto da cdb.riken.jp

Per testare sperimentalmente le proprietà pluripotenti delle cellule STAP, gli autori le hanno introdotte in una blastocisti (una fase iniziale nello sviluppo di un embrione di topo). Gli embrioni si sono poi sviluppati in topi adulti, nei quali le cellule STAP erano presenti in ogni tipo di tessuto, indicando la loro capacità di differenziarsi.

Questi topi hanno prodotto una progenie che conteneva anche cellule STAP, dimostrando la loro capacità di trasformarsi in cellule germinali ed essere ereditate. Le cellule STAP hanno anche superato con successo un altro test per la pluripotenza, dimostrando che le cellule mature, sotto l’influenza di fattori ambientali epigenetici, sono tornate indietro di un passo nel loro sviluppo evolutivo: essendo state iniettate in topi adulti, hanno formato teratomi in essi – tumori da cellule embrionali.

Il gruppo di Vacanti ha anche scoperto che sotto l’influenza dei fattori di crescita, le cellule STAP sono in grado di proliferare rapidamente senza anomalie cromosomiche.

Gli scienziati hanno chiamato queste cellule modificate cellule staminali STAP.

Quando sono state introdotte in una blastocisti, che è stata poi impiantata in un topo adulto, le cellule staminali STAP, a differenza delle cellule staminali embrionali convenzionali, si sono differenziate in cellule sia nel tessuto embrionale che in quello placentare. Tali risultati, ritengono gli autori, indicano un livello unico di pluripotenza delle cellule STAP.

Secondo Jose Silva, specialista in cellule staminali dell’Università di Cambridge, in questo caso si parla di totipotenza, poiché in natura solo le cellule precursori delle cellule staminali embrionali dimostrano la capacità di differenziarsi nei primi istanti sia nel tessuto embrionale che in quello placentare. dopo il concepimento.

Secondo altri esperti intervistati dalla rivista, se le cellule STAP fossero confermate totipotenti, questa proprietà, unita alla facilità e velocità della loro produzione, potrebbe significare una svolta nella clonazione umana.

Obokata, tuttavia, ha sottolineato che la scoperta fatta dal gruppo dovrebbe portare a progressi non nel campo della clonazione, ma nella terapia del cancro e nella medicina rigenerativa.

Attualmente, gli scienziati hanno avviato esperimenti con cellule umane per determinare i fattori epigenetici che contribuiscono alla loro riprogrammazione e le possibilità di regolare questo processo.