Dossier

La ricerca sulle staminali: risultati, prospettive, prerequisiti - Parte II

Il punto della situazione

Ormoni prodotti dal pancreas Tutte le cellule pancreatiche sono di origine cosiddetta endodermica (si originano dal tessuto embrionale da cui si formano i polmoni, il tratto digerente e gli organi correlati). Lo sviluppo morfologico e strutturale del pancreas è stato molto ben caratterizzato, e lo studio dell’espressione genica nel pancreas ha portato all’identificazione di numerosi fattori che caratterizzano i diversi stadi dello sviluppo del pancreas e del differenziamento delle cellule pancreatiche (2).

La dissezione genetica dello sviluppo del pancreas nel topo ha fornito informazioni importanti sui meccanismi di base dell’organogenesi pancreatica, sul differenziamento delle cellule esocrine ed endocrine, sulla funzione delle cellule beta e sul mantenimento di un livello normale di zuccheri del sangue (2).

Molti studi hanno portato all’identificazione di fattori che sono stati associati, per espressione o funzione, allo sviluppo del pancreas umano e alla funzione delle cellule beta, fornendo evidenze sull’esistenza di una cascata evolutivamente conservata di fattori che controllano lo sviluppo del pancreas e la funzione delle cellule beta.

Un approccio molto interessante per generare un numero sufficiente di cellule pancreatiche per il trapianto è la produzione di cellule beta funzionali a partire da cellule staminali o precursori in vitro. Un approccio alternativo potrebbe essere la stimolazione delle divisione cellulare delle cellule beta o la neogenesi in vivo. Sono stati provati, o sono in fase di prova, diversi approcci (3-4) per la produzione di cellule beta producenti insulina:

 cellule staminali embrionali

 cellule staminali del midollo osseo

 cellule staminali del pancreas dell’adulto

 cellule staminali trans-differenziate

 cellule beta adulte.

Le cellule staminali embrionali sono indubbiamente quelle con maggiore capacità di automantenimento e di pluripotenza tra tutte le altre cellule staminali. Queste proprietà le rendono le candidate principali per le terapie a base di cellule staminali.

L’uso delle cellule staminali embrionali per la produzione di cellule pancreatiche ha, comunque, incontrato numerose difficoltà nell’ottenere con certezza l’endoderma da cui origina il pancreas. I progressi recenti, sia sulle cellule staminali embrionali del topo che dell’uomo, stanno permettendo di raggiungere questo obiettivo, stabilendo un passaggio importante verso la prospettiva della produzione di cellule pancreatiche a partire da cellule staminali embrionali.

L’originaria affermazione che le cellule staminali del midollo osseo – che derivano da cellule durante lo sviluppo che appartengono al mesoderma (da cui originano il tessuto muscolare, le ossa e il sangue) – possono differenziare in altre linee cellulari, tra cui quelle che producono insulina, è stata ampiamente confutata da diversi studi indipendenti. Il differenziamento delle cellule staminali del midollo osseo in linee cellulari non mesodermiche è, nella migliore delle ipotesi, dubbio.

Il pancreas dell’adulto sembra possedere alcune capacità, anche se limitate, di rigenerazione in seguito a malattie come il diabete o la pancreatite, o ad altri tipi di danni tissutali.

Queste osservazioni hanno dato origine al concetto di esistenza di cellule staminali pancreatiche nell’adulto. L’esistenza di queste cellule nel pancreas resta elusivo e uno studio recente (nel topo) ha dimostrato che la formazione di cellule beta in vivo nel topo adulto, in seguito alla rimozione del pancreas, deriva dalla semplice duplicazione delle cellule beta. Il trans-differenziamento di cellule adulte non beta è stato suggerito come metodo alternativo con cui si formano nuove cellule beta.

Il fegato è correlato, dal punto di vista dello sviluppo, al pancreas e ha importanti capacità di rigenerazione. Conseguentemente, molti ricercatori hanno cercato di capire se fosse possibile il trans-differenziamento delle cellule epatiche in cellule pancreatiche, sia nel topo che nell’uomo. Con questo approccio, è stato osservata l’attivazione di un numero limitato di geni pancreatici, sia in vivo che in vitro.

L’efficacia e la riproducibilità di questo approccio necessita di essere ulteriormente indagata e il trans-differenziamento cellulare deve essere rigorosamente caratterizzato a livello molecolare e funzionale.

Una fonte alternativa nell’adulto di cellule beta potrebbero essere le stesse cellule beta. Studi svolti da ricercatori indipendenti hanno suggerito che cellule beta isolate possono essere espanse in seguito a de-differenziazione, quindi indotte a ri-differenziare nuovamente in cellule beta. Però, le cellule risultanti producono bassi livelli di insulina e non è ancora chiaro quale sia la vera origine delle cellule espanse. Di nuovo, l’efficacia e la riproducibilità di questo approccio necessitano di essere rigorosamente analizzate.

- La dissezione genetica dello sviluppo del pancreas nel topo ha generato informazioni chiave in merito ai fattori che controllano il differenziamento delle cellule pancreatiche.

- Diverse fonti di cellule staminali pancreatiche per la generazione di cellule beta sono attualmente in fase di studio.

- Le recenti scoperte che permettono di ottenere endoderma dalle cellule staminali embrionali rappresentano un passo molto importante verso la produzione di cellule beta a partire da cellule staminali embrionali.

Suggerimenti