Scienziati usano l'ambiente 3-D per accelerare la crescita delle cellule staminali
Sommario:
Per circa un decennio, gli scienziati sono stati in grado di trasformare cellule mature in cellule staminali.
Il processo prevede l'inserimento di una manciata di geni nel nucleo di una cellula già differenziata, come una cellula della pelle. Questi geni dicono alla cellula di ritornare a uno stato primordiale e indifferenziato come quelli che si trovano nei primi embrioni.
Pubblicità PubblicitàTali cellule sono chiamate "cellule staminali pluripotenti indotte" o cellule iPS e la loro capacità di trasformarsi in qualsiasi cellula del corpo umano significa che hanno un enorme potenziale scientifico e terapeutico.
Ma gli scienziati della tecnica di laboratorio che attualmente usano per rendere le cellule iPS impiegano molto tempo e non producono molte cellule. Questo è un grande ostacolo per la ricerca.
Questo mese, un gruppo di ricercatori svizzeri ha annunciato che potrebbe aver trovato un modo per accelerare le cose e consentire loro di abbandonare la capsula di Petri.
"Ciò che attualmente abbiamo a disposizione è questa superficie bidimensionale di plastica che a molte, molte cellule staminali non piace affatto", ha detto Matthias Lutolf, Ph. D., professore all'Ecole Polytechnique Federale de Lausanne in Svizzera e autore senior dello studio, che è stato pubblicato sulla rivista Nature Materials.
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Going 3-D per una crescita migliore
Lutolf ha detto a Healthline che lui e il suo team hanno ipotizzato che le cellule pluripotenti si comporterebbero diversamente se si trovassero in un ambiente che mimasse meglio le condizioni tridimensionali del corpo umano.
Nel corpo, le cellule sono sospese in una rete di collagene e altre molecole conosciute come la matrice extracellulare. Il team potrebbe approssimare approssimativamente questo ambiente con un polimero prodotto dall'uomo noto come gel PEG (polietilenglicole).
Ciò che hanno scoperto è che sia il topo che le cellule umane cresciute nel gel si sono trasformate in cellule iPS in modo più efficiente e più rapido rispetto alle cellule coltivate in una capsula di Petri. Infatti, le cellule del gel si sono trasformate in metà del tempo impiegato per la crescita delle cellule in un piatto.
La loro innovazione potrebbe essere una vera manna per gli scienziati delle cellule staminali, ha dichiarato Kevin Whittlesey, un alto ufficiale scientifico presso il California Institute for Regenerative Medicine.
Stiamo parlando di cure, non di trattamenti. Kevin Whittlesey, California Institute for Regenerative MedicineAttualmente sono necessari mesi per far crescere le cellule iPS in laboratorio e mesi oltre per produrre le cellule specifiche che uno scienziato potrebbe desiderare nella quantità necessaria per la ricerca, ha affermato. E questo significa pagare un sacco di costose apparecchiature da laboratorio.
Pubblicità Pubblicità"In uno di questi processi produttivi, il tempo è denaro", ha detto Whittlesey a Healthline.
Se il processo può essere ridimensionato, il guadagno è potenzialmente enorme - e non solo finanziario.
Teoricamente, gli scienziati del futuro potrebbero prelevare cellule dalla pelle di un paziente, trasformarle in cellule staminali e quindi far crescere i tessuti di cui il paziente ha bisogno. Ciò si tradurrebbe in trapianti di organi che sono una perfetta corrispondenza tra donatore e destinatario - perché sono la stessa persona.
Pubblicità"Stiamo parlando di cure, non di trattamenti", ha detto Whittlesey.
Finora, le terapie con cellule staminali hanno mostrato un certo successo nel trattamento di pazienti con sclerosi multipla e nella crescita di cartilagine, ossa e reni in modelli animali.
Pubblicità PubblicitàSia le cellule embrionali che quelle iPS potrebbero essere utilizzate anche per studiare le malattie a livello cellulare e per schermare i farmaci per gli effetti collaterali in laboratorio prima di somministrarli ai pazienti.
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Problemi che richiedono correzioni
Ma ci sono ancora molte barriere che separano i pazienti dalle cure sulle cellule staminali.
PubblicitàPer definizione, le cellule staminali si dividono non controllate, proprio come le cellule tumorali. Introdurre cellule staminali indifferenziate in un paziente metterebbe il paziente a rischio di cancro.
Inoltre, sia le cellule staminali embrionali che quelle iPS sono notoriamente difficili da controllare. Anche le linee cellulari derivate dalla stessa cella genitrice - che dovrebbe essere geneticamente identica - possono comportarsi in modo diverso l'una dall'altra. Alcuni lignaggi cellulari sono molto meglio di altri a diventare certi tessuti. Nessuno capisce davvero perché.
Pubblicità PubblicitàL'esperimento sul gel non affronta nessuno di questi problemi. Lutolf spiega che il suo team ha semplicemente mostrato "prova di principio" che il gel può essere usato con successo per produrre cellule staminali, anche se non sono esattamente sicuro del perché funzioni così bene.
Sospetta che abbia a che fare con il modo in cui le cellule vengono modellate man mano che crescono.
"Nell'uso di un ambiente tridimensionale, abbiamo forzato meccanicamente le cellule a crescere come cellule staminali", ha detto Lutolf.
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Round è meglio del piatto
Le cellule della pelle da cui derivano le cellule iPS sono molto più piatte rispetto alle cellule staminali. L'ampio piano di una capsula di Petri incoraggia le cellule a diffondersi come le loro cellule della pelle genitrice.
Ma nella matrice gel, le giovani cellule impressionabili sono confinate su tutti i lati, creando un ambiente molto più adatto alle cellule staminali rotonde rispetto alle cellule piatte della pelle.
Pensiamo che questo cambierà davvero il modo in cui le persone scoprono droghe e testano i farmaci. Matthias Lutolf, Ecole Polytechnique Federale de LausanneQuesta non è la prima volta che le cellule sono state coltivate in ambienti 3-D. In effetti, gli scienziati hanno sviluppato organi in miniatura consentendo alle cellule staminali di auto-organizzarsi in matrici di gel. Un laboratorio olandese ha sviluppato un budello in miniatura in questo modo nel 2009.
Quella scoperta ha ispirato Lutolf a girare accanto alle indagini su tali organi in miniatura, noti anche come "organoidi"."
" Pensiamo che questo cambierà davvero il modo in cui le persone scoprono droghe e testano i farmaci ", ha affermato.
E forse, un giorno, curare i pazienti.
