Introduzione alle cellule staminali
I tessuti umani
Il corpo umano è fatto di circa 35 bilioni (35,000,000,000,000) di cellule. Per adempiere alle diverse funzioni di un organismo pluricellulare, le cellule dei diversi tessuti devono essere altamente specializzate. Si stima che l’intero comparto dei tessuti umani contiene approssimativamente 200 tipi di cellule terminalmente differenziate. La maggior parte delle cellule, essendo altamente specializzata, ha perso la capacità di dividersi; l’aspettativa di vita per queste cellule è più o meno corta. Per esempio gli enterociti (cellule dell’intestino specializzate nell’assorbimento dei nutrienti) vivono per 4-6 giorni, i globuli rossi del sangue rimangono funzionali per 120 giorni. Perfino quelle cellule differenziate, che non hanno completamente perso la capacità di dividersi, possono entrare nel ciclo cellulare per un numero limitato di volte, 50-60 volte (limite conosciuto come limite di Hayflick). Per mantenere la struttura e la funzione dei tessuti, i quail sono composti da cellule che muoiono o comunque hanno un’attività mitotica limitata, è di cruciale importanza rifornire continuamente la riserva delle cellule perse. E questo compito è svolto dalle cellule staminali.
Le cellule staminali. A differenza delle cellule specializzate (differenziate), le cellule staminali sono conservate nei tessuti allo stato indifferenziato. Cioè esse non possiedono le caratteristiche delle cellule differenziate, ma sono una sorta di cellule primitive. Questo spiega perchè le cellule staminali dei tessuti adulti sono state trascurate per così tante decadi. Le cellule staminali possono dividersi infinitamente e generare copie di sè stesse e di cellule differenziate allo stesso tempo, secondo un tipo di divisione cellulare definita “asimmetrica”. Una cellula madre dà origine a due cellule figlie non uguali tra loro: una è identica alla cellula madre originaria e ne occupa lo stesso sito nel tessuto (è anch’essa una cellula staminale), mentre l’altra (cellula progenitrice), che differisce leggermente dalla cellula madre, è spinta all’esterno. Le cellule progenitrici produrranno, poi, le cellule differenziate del tessuto
Da dove vengono le cellule staminali?
Tutte le diverse cellule di un organismo pluricellulare derivano da una cellula uovo fertilizzata (lo zigote). Lo zigote non si può auto-rinnovare e per questo motivo non è considerato una cellula staminale, sebbene il suo potenziale differenziativo sia totipotente. Dopo le divisioni iniziali esso diventa morula, le cui cellule (blastomeri) portano già le caratteristiche di una cellula staminale (auto-rinnovamento) e sono anch’esse totipotenti. Man mano che l’embrione cresce, nuove cellule, più specializzate, sono prodotte. Di conseguenza il potenziale differenziativo delle giovani cellule staminali diventerà sempre più limitato. Per esempio, le cellule della massa interna della blastocisti sono pluripotenti, mentre i successivi foglietti embrionali contengono cellule staminali tessuto-specifiche e solitamente multipotenti. Nel corso dello sviluppo le cellule staminali si dividono e producono le cellule differenziate del tessuto. Negli stadi precoci dello sviluppo il numero delle cellule staminali è alto, ma durante la maturazione degli organi le cellule differenziate eccedono per numero le cellule staminali. Si stima che nei tessuti adulti ci sia approssimativamente 1 cellula staminale ogni 10,000 cellule differenziate.