Cellule Staminali

Scopri le caratteristiche e proprietà delle cellule staminali del cordone ombelicale
Cellule staminali

 

Le cellule staminali, indipendentemente dalla loro origine, sono caratterizzate da tre principali proprietà.

  1. Le cellule staminali sono in grado di replicarsi indefinitamente
    Diversamente dalle cellule della muscolatura, del sangue o dei nervi, che normalmente hanno limitate capacità proliferative, le cellule staminali sono in grado di replicarsi per numerosi cicli. Se come risultato di questo processo si ottengono ancora delle cellule non specializzate, come le genitrici, allora si dice che posseggono nel lungo periodo la capacità di auto-rinnovamento o auto-mantenimento.

  2. Le cellule staminali non sono specializzate
    Una delle proprieta’ fondamentali delle cellule staminali è quella di non avere strutture specifiche tissutali che permettono di svolgere funzioni specializzate. Ad esempio, una cellula staminale non puo’ lavorare con le cellule vicine per pompare il sangue attraverso il corpo (come fanno le cellule del muscolo cardiaco). Non puo’ trasportare molecole di ossigeno nel sangue (come fanno i globuli rossi). Tuttavia, le cellule staminali non specializzate possono evolvere in cellule specializzate, quali le cellule cardiache, del sangue o del sistema nervoso. In pratica, una proprietà fondamentale delle cellule staminali è quella di essere cellule indifferenziate.

  3. Le cellule staminali possono dare vita a cellule specializzate
    Le cellule staminali possono dare origine a cellule specializzate attraverso un processo chiamato differenziazione. I ricercatori stanno cominciando solo ora a capire quali siano i segnali interni ed esterni alla cellula che innescano il processo di differenziazione. I segnali interni sono controllati da geni specifici, mentre quelli esterni includono il contatto fisico con cellule adiacenti e con specifiche molecole del microambiente.

    Le condizioni che permettono alle cellule staminali di rimanere non specializzate sono di grande interesse per gli studiosi. Un’area importante della ricerca si concentra infatti nell’indagine dei fattori specifici che determinano, in un organismo maturo, la proliferazione e l’auto-mantenimento di una popolazione di cellule staminali, finchè non subentri il bisogno di riparare dei tessuti. L’acquisizione di queste informazioni sta’ consentendo ai ricercatori di elaborare protocolli per coltivare ed espandere in vitro un elevato numero di cellule staminali non specializzate da impiegare nella sperimentazione clinica.


Il processo della specializzazione cellulare è chiamato differenziazione ed è controllato geneticamente dal nucleo cellulare. Allo scopo di definire le potenzialità delle cellule staminali di differenziarsi in diversi tipi cellulari, queste sono state classificate in base a quattro gradi o livelli di specializzazione:

  • Totipotenti: cellule staminali in grado di differenziarsi in ogni tessuto embrionale ed extra embrionale. Le cellule staminali totipotenti sono esclusivamente lo zigote (prodotto dalla fusione di un ovulo con uno spermatozoo) e le cellule originate dalle prime divisioni dell’ovulo fecondato.

  • Pluripotenti: cellule staminali, derivate dalle totipotenti, capaci di differenziarsi nei tre strati germinali che costituiscono la matrice embrionale di tutte le cellule del corpo.

  • Multipotenti: cellule staminali capaci di formare un numero limitato di tipi cellulari specializzati. La loro funzione è di sostituire le cellule differenziate che vengono perse attraverso fenomeni di deplezione o a causa di danneggiamenti cellulari. Per esempio, le cellule staminali del midollo osseo e quelle del sangue del cordone ombelicale sostituiscono differenti tipi di cellule ematiche.

  • Unipotenti: cellule in grado di produrre un unico tipo di cellule, posseggono la proprietà caratteristica di auto-rinnovarsi. Garantiscono la riparazione e il mantenimento dei tessuti sani.

 

Cellule staminali del cordone ombelicale

Cellule Staminali Cordonali    Le cellule staminali contenute nel sangue del cordone ombelicale (UCB) sono cellule somatiche multipotenti; cioè non sono cellule staminali embrionali, ma sono ancora in grado di differenziarsi in diversi tipi cellulari. In condizioni normali danno origine alle cellule più specializzate che andranno a costituire il sangue; in condizioni sperimentali è stato invece provato come tali cellule siano in grado di differenziarsi anche in altri tipi di cellule specializzate (non solo ematiche). Il sangue del cordone ombelicale rappresenta, quindi, un’altra risorsa di cellule staminali multipotenti che potrebbe essere utilizzata per generare diversi tipi cellulari.


E’ stato descritto, ad esempio, che le cellule multipotenti del cordone possano (in particolari condizioni) differenziarsi in cellule funzionali simil-cheratinociti in grado di organizzarsi a formare strutture epiteliali stratificate.

Diversi lavori hanno anche evidenziato la possibilità di differenziare le cellule staminali UCB in diversi progenitori cellulari funzionali che includono le linee cellulari ematopoietiche, le cellule dendritiche, i progenitori di cellule neurali, gli epatociti, le cellule pancreatiche e l’endotelio, sotto specifiche condizioni di colture in vivo ed in vitro.

Inoltre, le cellule staminali UCB contengono anche una sotto-popolazione di cellule staminali mesenchimali immature piu’ primitiva rispetto a quelle presenti nel midollo osseo adulto che posso differenziarsi (sotto specifiche condizioni in vitro) in multiple linee cellulari, che includono i progenitori dell’osso e del grasso e i marcatori neurali. In esperimenti in vivo l’infusione di queste cellule può determinare un loro successivo sviluppo nel midollo osseo, così come in diversi altri tessuti come il cuore, i denti e la milza. Sembra pertanto che la differenziazione delle cellule staminali UCB possa costituire una importante strategia alternativa per terapie cellulari di diversi disordini (come leucemie, disordini ematopoietici, del fegato, muscolari).


Molti protocolli terapeutici attualmente in uso prevedono l’utilizzo di cellule staminali somatiche, tanto di origine midollare quanto cordonale. Un numero assai maggiore di protocolli è in sperimentazione, presso ospedali diversi, per molte patologie.


Numerosi studi documentano l’efficacia del trapianto di cellule staminali del cordone ombelicale per trattare una vasta gamma di patologie, quali tumori ematologici, tumori solidi, patologie rigenerative midollari (congenite o acquisite), emoglobinopatie, immunodeficienze congenite e disordini ereditari del metabolismo.