Per la prima volta sono stati prodotti dei neuroni semplicemente illuminando con tecniche particolari una coltura di cellule staminali.
Illuminare bagni di cellule staminali con un mix di diversi tipi di luce, tornare il giorno successivo e trovare un complesso mix di nervi, vasi sanguigni, organi, etc.. pronti per essere trapiantati nei pazienti.
E’ il sogno visionario del dott. PhD Mattew Thomson, ricercatore del dipartimento di farmacologia cellulare e molecolare e del centro per la biologia sintetica della UCSF (Università della California – San Francisco) sostenuto da una Fondazione privata americana.
Il progetto di Thomson è quello di sviluppare una tecnologia in grado di indurre differenziazioni nelle cellule staminali attraverso fasci di luce. Ed il primo passo è già riuscito con successo.
Per la prima volta, infatti, il suo gruppo di ricerca è riuscito a trasformare delle cellule staminali embrionali in neuroni, semplicemente stimolandole con uno specifico fascio di luce.
“Abbiamo scoperto i meccanismi base che le cellule usano per decidere se prestare attenzione a certi segnali di sviluppo o ignorarli” spiega Thomson.
Da anni ricercatori di tutto il mondo stanno cercando di capire come fanno le cellule staminali embrionali a differenziarsi in cellule specializzate come i neuroni o le cellule della pelle.
La medicina ripone molte speranze nelle cellule staminali: se si riuscisse a capire come controllarle potremo un giorno sostituire con facilità le parti degli organi malati, o ricostruire parti danneggiate come i neuroni.
Cosa sono le cellule staminali?
Le staminali sono cellule indifferenziate. Questo significa che potenzialmente potrebbero originare ogni tipo di cellula.
Quando una cellula si differenzia specializzandosi in precisi compiti non riesce poi più a tornare indietro allo stadio staminale e perde molte delle sue proprietà plastiche tipiche delle staminali.
Come fa una cellula staminale a “decidere” di differenziarsi? Che processi mette in atto per guidare il differenziamento? Come fanno le staminali embrionali a coordinarsi tra loro per differenziarsi ciascuna nel tipo di cellula necessario per originare un bambino?
Sono domande a cui tutt’oggi non c’è ancora una chiara risposta.
“Ci sono molte aspettative sul fatto che saremo in grado di fare cose miracolose come riparare i tessuti o addirittura far crescere nuovi organi, ma in pratica, manipolare le cellule staminali è una cosa notoriamente “fastidiosa”, inefficiente e difficile da controllare – spiega Thomson – penso perché le cellule non sono delle marionette. Sono degli enti che costantemente interpretano le informazioni, come il cervello. Se vogliamo manipolare con precisione il destino delle cellule, dobbiamo comprendere i meccanismi dei processi informazionali delle cellule. Capire come loro rispondono alle stimolazioni che gli facciamo per indurle a fare cose specifiche.”
Questi primi lavori sono stati utili a capire alcuni dei meccanismi alla base della differenziazione. Una delle domande che si pongono i ricercatori è come facciano le cellule staminali a selezionare, tra i milioni di segnali biologici a cui sono sottoposte, solo quelli specifici che le riguardano.
“Queste cellule ricevono molti input” spiega Cameron Sokolik, assistente di Thomson e autore principale del lavoro “La domanda è come fanno le cellule a decidere quando devono differenziarsi?”
Per studiare come le cellule staminali possono interpretare uno stimolo di sviluppo come segnale importante o come rumore, Thomson e i suoi colleghe hanno ingegnerizzato una coltura di cellule staminali embrionali di topo sulle quali hanno lavorato con degli impulsi di luce blu in grado di accendere il gene Brn2, un potente agente di differenziazione neuronale. Modulando la durata e la forza dell’impulso di luce i ricercatori sono riusciti a controllare con precisione il dosaggio di Brn2 ed osservare così i tipi di risposta della cellula.
Hanno scoperto che se il segnale Brn2 era sufficientemente forte e abbastanza lungo le cellule staminali cominciavano rapidamente a trasformarsi in neuroni. Ma se il segnale era troppo debole o troppo corto le cellule lo ignoravano completamente.
“Le cellule prestano attenzione alla lunghezza del segnale – afferma Thomson – e questa è stata una grossa sorpresa”.
Fonti:
UCSF (University of California – San Francisco): UCSF Researchers Control Embryonic Stem Cells With Light
Leggi il lavoro scientifico: Transcription Factor Competition Allows Embryonic Stem Cells to Distinguish Authentic Signals from Noise
Redazione
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