Isolamento delle Cellule Staminali

a) Fonti per l’isolamento di cellule staminali

Le cellule staminali possono essere isolate da differenti fonti. Possono essere estratte da tessuti embrionali con alta efficienza perchè i tessuti immaturi contengono molte cellule indifferenziate (staminali). Inoltre nell’embrione esistono diverse popolazioni di cellule staminali gerarchicamente organizzate. Questo significa che cellule staminali differenti possono essere isolate da un organismo che si sta sviluppando e che tutte possono essere considerate, in un certo senso, cellule staminali embrionali. Sono state isolate cellule staminali dalla morula, dalla blastocisti, dalla placenta, dal liquido amniotico, dagli organi primordiali (ad es. cervello embrionale), dal sangue del cordone ombellicale e così via. Il termine “cellula staminale embrionale”, in senso stretto, è stato comunque assegnato alle sole cellule derivate dalla massa cellulare interna della blastocisti. Storicamente queste furono le prime cellule staminali isolate dall’embrione (quelle murine nel 1981, quelle umane nel 1998). Da quel momento cellule staminali embrionali pluripotenti sono state coltivate e cresciute oltre il limite di Hayflick senza variazioni di fenotipo o genotipo. Di conseguenza, le cellule staminali embrionali possono essere distribuite da un laboratorio all’altro ed essere usate come fonte per la produzione in vitro di tutti i tipi cellulari del nostro corpo o per la generazione di chimere. Dopo la nascita le cellule staminali non scompaiono dai tessuti maturi, ma vi permangono, si “diluiscono” in mezzo alle cellule differenziate di quel tessuto e cambiano le loro proprietà in risposta a cambiamenti di nicchia o alle nuove esigenze dell’organismo. Le cellule staminali tessuto-specifiche possono essere raccolte da differenti tessuti e a differenti tempistiche: da tessuti di bambino, di adulto, di persone anziane e anche di cadavere. Le cellule staminali adulte sono le più discusse in termini di applicazioni terapeutiche. Le cellule staminali sono anche presenti nei tumori, dove sono responsabili della crescita cancerosa.

b) Metodi di isolamento delle cellule staminali

Esistono differenti approcci per isolare le cellule staminali. I fattori che influenzano la scelta del metodo dipendono dalla fonte, dal tipo di cellule e dall’età del donatore. Molti metodi implicano l’arricchimento in cellule staminali del preparato cellulare per eliminazione delle cellule differenziate indesiderate, piuttosto che per isolamento diretto delle cellule staminali. Ciò può essere ottenuto, ad esempio, marcando le cellule differenziate con anticorpi ferromagnetici diretti verso specifici marcatori cellulari o lisandole con proteine del complemento. Risultati simili sono stati ottenuti in vitro rimuovendo i fattori che supportano la sopravvivenza delle cellule differenziate, ad esempio rimuovendo i fattori pro-differenziamento del siero o usando piastre di plastica che non supportino l’adesione cellulare. Questi metodi sono spesso combinati con altri che stimolano la proliferazione delle cellule staminali e le preservano nel loro stato indifferenziato, ad esempio fattori che aiutano la crescita mitotica possono essere aggiunti alla coltura. Le colture cellulari permettono la propagazione in vitro delle cellule staminali e la loro espansione (sotto stimoli come i fattori di crescita le cellule staminali possono andare incontro a divisioni simmetriche ed aumentare in numero). La crescita cellulare e le continue divisioni comportano l’intera copertura della piastra in cui le staminali sono coltivate. Una coltivazione che duri nel tempo necessita di continui passaggi: le cellule devono essere staccate e ripiastrate in una nuova piastra di coltura ogni qual volta raggiungono, ad esempio, il 70% di confluenza. Solo pochi fattori staminali-specifici sono stati identificati; questi possono essere riconosciuti da anticorpi, permettendo, così, l’isolamento delle cellule che li esprimono, ad esempio per FACS (fluorescence-activated cell sorting; clicca qui, poi 'other', poi 'flow cytometry' per vedere l’animazione, clicca qui per vedere la spiegazione su wikipedia). Per l’isolamento di cellule staminali si potrebbe anche trarre vantaggio dalle loro speciali proprietà fisiche (ad esempio esse possono avere un grande rapporto nucleo-citoplasmatico) ed eseguire un arricchimento di queste per centrifugazioni in gradiente di densità. Un approccio interessante è anche quello di arricchire il preparato cellulare di partenza in cellule staminali in base alla capacità di queste ultime di buttar fuori il colorante di Hoechst. Una nuova opportunità ci viene, infine, fornita dalla trasfezione di cellule bersaglio con geni staminali-associati, che conferiscano pluripotenza a tali cellule.