Le cellule staminali

Una nuova risorsa

per la medicina del futuro

Daniele Bani, Ordinario di Istologia

ed Embriologia al Dipartimento di medicina
sperimentale e clinica dell' Università di Firenze.

Lezione all’auditorium

del Liceo Giotto Ulivi tenuta il 20.02.2017

 

Ernst Haeckel

Ernst Haeckel (1834- 1919) coniò il termine “staminali”, Stammzelle, derivandolo dalla parola stame (è il filo dell’ordìto) unita alla parola cellula, ossia piccola cella. Infatti aveva ipotizzato che tutte le cellule specializzate presenti nei vari tessuti dovevano avere un precursore comune, così come da uno stesso filo si possono fare diversi tessuti. Aveva anche affermato che la prima cellula che si forma dopo la fecondazione, lo zigote, è la matrice di tutte le cellule del corpo umano. Tutto questo poi si è rivelato vero.

 

Lo zigote è instabile e subito dopo la fecondazione che lo ha originato, si divide e si ridivide a metà. Si formano due blastomeri, poi quattro, otto, sedici nel giro di tre giorni circa. La cellula iniziale era indifferenziata e i blastomeri anche. Perciò si chiamano cellule totipotenti (= possono fare tutto).

 

Però al quinto giorno avviene

una spartizione:

L’azione di una speciale proteina provoca una modifica nella cellula totipotente, che diventa un trofoblasto, cioè una cellula in grado di formare l’organo di collegamento del feto con la madre (la placenta) e non altro. Nello stesso tempo un’altra proteina forma un embrioblasto, cioè una cellula che dà origine gli organi interni del feto, ossia il sistema gastro enterico.

 

Ecco dunque che siamo arrivati al primo bivio:

il trofoblasto e l’embrioblasto non sono più totipotenti, ma pluripotenti (=  fanno molte cose ma non tutte). La cosa va avanti e per successivi bivi le staminali diventano sempre meno generiche, fino ad arrivare alle unipotenti, come quelle della pelle, che possono generare solo le cellule dell’ epitelio.

Fermiamoci un attimo:

Le cellule totipotenti si differenziano e danno tutte le altre cellule ma da sole non possono dare un individuo nuovo. I biologi spiegano che per questo serve in aggiunta il citoplasma di una cellula uovo, che ha le proteine necessarie allo scopo. La cosa fu chiara quando si riuscì a clonare la mitica pecora Dolly:

1) Una cellula uovo prelevata da una pecora venne privata del nucleo.

2) In essa fu iniettato il nucleo di una cellula presa dalle tette di un’altra pecora.

3) Il tutto fu iniettato nell’utero di una terza pecora, che portò avanti la gravidanza.

Dunque la clonazione è efficace per generare delle cellule staminali ma inevitabilmente esse partono dallo stadio adulto,  perché derivano da un individuo che ha già vissuto una parte della sua vita. In altri termini, la pecora Dolly visse circa quanto sua madre, perché era stata generata dalle sue cellule già un po’ vecchie.

 

 

 

Come si riproduce una staminale?

Quando una cellula staminale si riproduce può generare due cellule anch’esse staminali o una staminale e una cellula differenziata, che va a formare i vari tessuti.

 

Da questo derivano delle conseguenze importanti:

1 Le staminali più “potenti”  derivano da embrioni nei primi tre mesi di vita.

2 Da embrioni di 3 – 6 mesi si ricavano le  fetali, soprattutto dal cordone ombelicale.

3 Dal sangue si ricavano le ematopoietiche, che spesso sono unipotenti.

 

Dunque le staminali sono più potenti e “utili” quanto più si va indietro e ci si avvicina allo zigote.

 

 

E allora che problema c’è? Prendiamole di li!

Ecco che sorge un problema etico, perché per molti non è accettabile che una morula che proviene da un aborto sia usata per questo scopo.

E allora cloniamo un individuo, così come abbiamo detto prima, e smantelliamo la sua morula. In questo modo uccideremo un embrione, ma ricaveremo delle cellule staminali utili per curare una persona, magari un suo familiare. Qui il problema etico può essere più accettabile, però rimane notevole.

Infine una donna potrebbe donare il suo cordone ombelicale dopo il parto, che all’ interno ha mezzo litro di sangue ricco di staminali. Questo si ritiene accettabile se c’è il suo consenso scritto, perché il cordone ombelicale, ormai inutile, sarebbe portato all’inceneritore dell’ospedale.

Che cosa si potrebbe curare con le staminali?

I progetti sono tanti e quelli più prossimi alla realizzazione sono: la cura dell’Alzheimer (la progressiva perdita delle facoltà mentali negli anziani) il Parkinson (la perdita di funzionalità dei movimenti, che all’inizio è comunemente nota come “palletico”) ma anche il diabete, la distrofia muscolare …

 

 

Che cosa si cura attualmente?

Non molto, soprattutto la leucemia e i tumori al sistema linfatico. Al momento possiamo fare diverse cosa dalle cellule ematopoietiche, che sulla superficie hanno la proteina CD34T che siamo in grado di riconoscere e isolare. Perciò le possiamo separare da tutte le altre e mettere a coltura “in vitro” cioè in provetta. Per questo è importante la donazione del midollo osseo, che appunto produce le ematopoietiche. Sono interessanti anche le multipotenti dei tessuti solidi (la cartilagine, l’osso, l’adipe e i muscoli) che contengono cellule staminali dette MSC (del mesenchima).

 

Come si porta avanti una ricerca medica sugli effetti delle staminali?

In campo medico, per accordo  internazionale ormai accettato dai più, si usa la tecnica “del doppio cieco” ossia si cura un certo numero di pazienti somministrando alla metà di loro la terapia e all’ altra meta un placebo, cioè una soluzione inefficace che non cura niente. Dopo un certo tempo un’ altra equipe di medici, che non sa chi ha ricevuto la terapia e chi il placebo valuta gli effetti, senza essere condizionata né dalla indicazioni dei colleghi che l’hanno somministrata né dalle impressioni dei pazienti.

Al momento il progetto più importanti sono questi:

 1)      Holocolor = per le ustioni della cornea

2)      Strimvelis = cellule staminali vettori

3)      Scots = degenerazione del nervo ottico

Il ricercatore giapponese Shinya Yamanaka ha ricevuto alcuni anni orsono il Nobel per una procedura inversa di quella  descritta fin qui, che consiste nel far retrocedere una cellula specializzata fino alla staminale che l’ha generata, con l’azione di proteine dette OC4, SOX2, NANOG, LIN28. Però qui siamo ancora nel campo della ricerca pura perché questo scienziato ha lavorato solo su cavie (topi).

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Un po’ di te   (Un futuro per tanti)

Incontro del 24.02.2017 Auditorium Liceo Giotto Ulivi

Pietro Frittitta Reparto di Oncoematologia del Policlinico Careggi

Dr.ssa Myriam Mie, Progetto Donazione sangue cordonale  Osp. Di Borgo San Lorenzo

 

 

Sintesi della relazione di Pietro Frittitta

 

Oggi è possibile la cura della leucemia e del linfoma per mezzo del trapianto di midollo, che si può ricavare in diversi modi. Che possibilità ci sono?  

 

1)      L’allotrapianto (da un donatore)

Il donatore potrebbe essere un famigliare di stretta parentela, uno dei genitori, un fratello o una sorella. In questi casi ci può essere una buona compatibilità, comunque da verificare con dei test preventivi. Il donatore potrebbe essere uno sconosciuto, che ha accettato di donare il suo midollo, oppure una donna che ha donato il sangue del cordone ombelicale.

2)      L’autotrapianto

Il midollo viene dallo stesso paziente, in un periodo di remissione della malattia, o in momento di arresto dovuto alla chemioterapia. Cioè si sfrutta una temporanea e provvisoria stasi del male che permetta il proliferare di cellule sane nel midollo.

 

 

Come si dona il midollo?

Si manifesta da propria volontà in un ospedale qualificato, dal 18imo al 35imo anno di età. Si può donare fino a 55 anni. La prima caratterizzazione del midollo si esegue con un prelievo di sangue. Si dona una sola volta (si può ripetere solo per mancato attecchimento nel paziente ricevente). Si può essere chiamati anche dopo 20 anni.

Da dove si prende il midollo?

1)      dalle creste iliache (dalle ossa del bacino) si può ricavare molto midollo. In questo caso occorre una autodonazione preventiva, con sangue messo da parte in precedenza, per ripristinare subito dopo le cellule del sangue del donatore, finché non si riforma il suo midollo. E’ una operazione in anestesia spinale, con un ricovero di circa due giorni.

2)      Dalla circolazione periferica. Qui la procedura prevede una sollecitazione a produrre delle cellule sanguigne mediante farmaci, da somministrare nei giorni precedenti la donazione. Succede che l’eccesso di cellule sanguigne prodotte viene scaricato nel sangue e così si possono prendere con un prelievo da un braccio del donatore. Il sangue prelevato viene opportunamente filtrato in modo da trattenere le staminali emopoietiche e il resto viene reiniettato nell’altro braccio del donatore. Il tutto dura circa 4 ore.

 

3)      Dalla “donazione del cordone ombelicale”, come spiegato dalla dr.ssa Myriam Lie.

 

 Sintesi della relazione della dr.ssa Myriam Lie

 

Per cominciare è bene chiarire che non si dona l’intero cordone ombelicale ma il sangue contenuto nel suo interno al momento del parto e quindi sarebbe meglio dire “donazione del sangue cordonale”. Il cordone ombelicale stabilisce un collegamento con la madre, in modo che il feto riceve il sangue materno e scarica nella madre il sangue da depurare, che contiene molte cellule staminali.

Infatti il feto, non essendo ancora un organismo ben differenziato, contiene un gran numero di cellule indifferenziate. Dunque interessa particolarmente il sangue in uscita, quello che passa per la vena ombelicale, che è sangue del nascituro e non della madre.

Che cosa deve fare la madre per donare?

Deve dare il consenso, che viene scritto nel libretto in cui si scrivono i controlli, le visite e le cure che essa ha durante i nove mesi. Pochi giorni prima del travaglio deve accettare un controllo per la verifica finale della sua idoneità.

Fino a qualche anno fa la madre accettava che un ago per i prelievi togliesse il sangue dal cordone durante il parto, quando era in posizione di parto. Però oggi questa procedura non viene più seguita, perché creava apprensioni ed era inutile.

 Dove si conservano le staminali?

Dal sangue cordonale si ottengono molte staminali, che si possono conservare nelle cosiddette Banche del sangue, che sono presso i maggiori ospedali. In Italia non è ammessa la conservazione presso cliniche private. Qui da noi non è permessa la donazione autologa, cioè il prelievo di sangue cordonale da mettere in conservazione per un eventuale uso in favore del  nascituro, nel caso che ne avesse bisogno da ragazzo o anche da adulto.

 
Fonte: Progetto Cellule staminali, del Liceo Scientifico Giotto Ulivi di Borgo san Lorenzo. Ideato dalla prof. Sabina Mazzoldi, curato dalla prof. Cristina Carlà Campa. Le illustrazioni e il testo di questo post sono del prof. Claudio Mercatali.