Cellule staminali: Conservazione e utilizzo

Questo articolo nasce proprio dall’esigenza di capire fino in fondo come e perché delle semplici cellule staminali siano ritenute tanto importanti seppure, per arrivare a capire tutto ciò, dobbiamo partire da lontano. Occorre, infatti, fare un salto indietro nel tempo sino ad arrivare al momento in cui una qualsiasi mamma e un qualsiasi papà hanno concepito il loro bambino ovvero, a quando è avvenuta la cosiddetta fecondazione.

L’era delle cicogne è passata del tutto ed oggigiorno tutti sanno che, per avere un bambino, i gameti (lo spermatozoo maschile e l’ovulo femminile) devono incontrarsi e fondersi. Sembra un gioco da ragazzi eppure non è così semplice. La natura ci ha creati perfetti, a tratti anche troppo perfetti, e dal momento che noi vogliamo cercare di capire tutto nei minimi dettagli dobbiamo procedere con calma e con attenzione. Innanzitutto….

Come avviene la fecondazione?

La fecondazione, che ha luogo nelle Tube di Falloppio in prossimità dell’ovaio e consiste nella fusione del gamete maschile con quello femminile. Di circa 200-300 milioni di spermatozoi che vengono depositati nel tratto genitale femminile dopo l’eiaculazione, soltanto 300-500 raggiungono l’ovidotto (il sito in cui è conservato l’ovulo maturo) e , non appena uno di questi viene in contatto con la membrana cellulare dell’ovocita, vi si può fondere portando al compimento la fecondazione e alla formazione della cellula uovo binucleata.

A questo stadio, alla cellula uovo contenente metà del patrimonio materno e metà del patrimonio paterno, viene dato il nome di zigote; ne consegue che lo zigote contiene una nuova combinazione di cromosomi differente da quella posseduta da entrambi i genitori.

Circa 30 ore dopo la fecondazione l’embrione raggiunge lo stadio a 2 cellule con la prima di una lunga serie di divisioni mitotiche che comportano il progressivo aumento del numero delle cellule che lo compone/lo comporrà e una concomitante diminuzione delle dimensioni di ciascuna cellula che prende il nome di blastomero. Dopo 2-3 (avvenute in circa 3 giorni dopo la fecondazione) divisioni mitotiche l’embrione si trova nello stadio di morula in cui l’embrione conta dagli 8 ai 16 blastomeri. Fino allo stadio di 8 cellule i blastomeri sono cellule staminali totipotenti, ovvero sono indifferenziate e possono generare uno qualsiasi tra tutti i tessuti embrionali ed extraembrionali.

Due sono, infatti le caratteristiche che distinguono una cellula normale da una cellula staminale:

1. la totipotenza e dunque la capacità di differenziarsi in qualunque tipo cellulare;
2. l’autorinnovamento;

Tali caratteristiche vengono immediatamente perse quando, dalla morula si originano altre strutture caratterizzate da cellule sempre più numerose, più piccole e sempre più specializzate.

Pareri favorevoli e contrari all’estrazione delle cellule staminali embrionali

Sebbene il primo tipo di cellule staminali identificate siano state le cellule staminali embrionali ci preme far notare, a chi non lo sapesse ancora, che non sono l’unico tipo esistente di cellule staminali così come che l’embrione non è, per fortuna, l’unica struttura a custodire un tesoro tanto prezioso. Certo è che non sono stati pochi i problemi etici che lo studio sugli embrioni ha sollevato; basti pensare che per estrarre le cellule staminali dagli stessi embrioni gli studiosi dovevano esportarne la massa centrale, interrompendo così il loro ciclo vitale.

Come è facile immaginare i primi pareri contrari all’estrazione delle cellule staminali embrionali sono stati diffusi dalla Chiesa che, già allora, affermava che “l’embrione è un soggetto umano con una ben definita identità e come tale ha diritto alla sua propria vita”. Ovviamente i favorevoli a tale pratica non possono che essere gli scienziati i quali credono fortemente che con un maggiore studio dell’azione delle cellule staminali embrionali e con delle più diffuse sperimentazioni, si possono ottenere grandi risultati tra i quali le cure per importanti patologie.

Applicazioni pratiche dell’utilizzo delle cellule staminali

Le cellule staminali embrionali si sono studiate a lungo anzi, è più giusto dire che fino ad oggi non hanno mai smesso di essere oggetto di studio. Basti pensare che solo un anno fa alcuni ricercatori giapponesi scoprirono che è possibile riportare indietro una cellula differenziata qualunque allo stadio di cellula staminale che, se trattata con agenti specifici, può essere trasformata in neurone.

La cosa, già a suo tempo, destò un interesse enorme; interesse che nel tempo continua a crescere insieme con le speranze di poter, un giorno, utilizzare qualsiasi tipo di cellula per sostituire/rinnovare i neuroni che a causa di molte malattie degenerative tra cui il morbo di Parkinson¸ dimezzano in numero e capacità funzionali. Più specificamente, nei pazienti affetti dal morbo di Parkinson la degenerazione cronica e progressiva della sostanza nera (componente del sistema nervoso centrale) conduce ad una scarsa produzione di un tipo particolare di neuroni, i neuroni dopaminergici responsabili della secrezione della dopamina, un neurotrasmettitore in grado di regolare i movimenti di tutto il corpo.

Se è vero che le cellule staminali potranno sostituire i neuroni e consentire alla medicina di fare dei passi da gigante nel campo delle patologie neurodegenerative, è anche vero che questo non è l’unica applicazione pratica dell’utilizzo delle cellule staminali. Un altro traguardo verso il quale la scienza, e con essa la Medicina, si sta dirigendo è quello della costruzione di organi sintetici a partire dalle cellule staminali.

Ebbene si, se tutto continua ad andare per il giusto verso, un giorno no molto lontano, potremmo utilizzare le cellule staminali per ricostituire un organo, qualunque esso sia. Non c’è da stupirsi né da essere troppo increduli a riguardo di tutto ciò; risale infatti a poco meno di un anno fa il primo trapianto di trachea artificiale ottenuta in laboratorio utilizzando polimeri sintetici di piccolissime dimensioni e cellule staminali atte a riprodurre i tessuti di rivestimento della trachea “originale”.

L’intervento condotto dal Prof. Macchiarini presso il Karolinska Institute  di Stoccolma aveva lo scopo di sostituire nettamente la trachea di un 36enne affetto da un tumore maligno della stessa trachea e, è doveroso dire, che non è stato il primo intervento del genere. Qualche anno prima, lo stesso chirurgo, forte delle sue convinzioni circa l’enorme potenzialità delle cellule staminali, aveva già trapiantato un polmone, creato ugualmente grazie alla bioingegneria, ad una donna spagnola di 30 anni affetta da tubercolosi e senza alcuna difficoltà o complicazione.

A questo punto potrebbe sembrare particolarmente vicino il traguardo a cui abbiamo fatto riferimento prima eppure non è proprio così. Uno degli svariati problemi che restano ancora da risolvere per ritenere questa tecnica valida ed utilizzabile in ogni caso, è quello riguardante la scelta delle cellule staminali da utilizzare per i differenti organi più o meno complessi così come i metodi per la ricellularizzazione delle strutture vascolari. Pare, infatti, che non esista né basti un solo tipo di cellula staminale per effettuare il trapianto di tutti gli organi che sono tra loro tanto differenti.

Quanti tipi di cellule staminali esistono?

Oltre alle cellule staminali embrionali, le altre cellule staminali che si conoscono al giorno d’oggi, si differenziano per la loro sede di derivazione.

Abbiamo infatti:

1. cellule staminali amniotiche derivate dal liquido amniotico e ottenibili mediante una semplice amniocentesi;
2. cellule staminali ottenute dalla placenta e dal cordone ombelicale, entrambi ricche fonti di cellule staminali emopoietiche adulte (cellule che danno origine a tutte le cellule del sangue) che si possono ottenere effettuando un prelievo dalla vena ombelicale sia dopo un parto normale che dopo un parto cesareo;
3. cellule staminali adulte, presenti nello stroma del midollo osseo e nel tessuto adiposo in cui, dopo un certo periodo, si differenziano in eritrociti, in cellule epatiche, neurali, muscolari, follicolari e renali;
4. cellule staminali pluripotenti indotte, nate dalla riprogrammazione di cellule differenziate tramite induzione.