Domande frequenti sulle Cellule Staminali: cosa sono? a cosa servono? a che punto è la sperimentazione?
Cosa sono le cellule staminali?
Le cellule staminali aiutano a creare nuove cellule in tessuti sani già esistenti e possono aiutare a riparare i tessuti in zone del corpo che sono lesionate o danneggiate. Queste cellule sono la base per i tipi cellulari specifici che compongono ogni organo del corpo. Le cellule staminali si distinguono dalle altre cellule per alcune importanti caratteristiche: hanno la capacità di auto-rinnovarsi; hanno la capacità di moltiplicarsi per un lungo periodo di tempo; e, in determinate condizioni, possono essere indotte a differenziarsi in cellule specializzate con funzioni distinte (fenotipi), tra cui, (ma non limitatamente a), le cellule cardiache, le cellule del fegato, le cellule adipose, le cellule ossee, le cellule della cartilagine, le cellule nervose e le cellule del tessuto connettivo. La capacità delle cellule di differenziarsi in una varietà di altre cellule è chiamata "totipotente". Ciò che gli scienziati stanno apprendendo sul controllo della differenziazione delle cellule staminali può diventare la base per nuovi trattamenti di molte gravi malattie ed infortuni.
Quali tipi di cellule staminali esistono?
Gli scienziati lavorano principalmente con due tipi principali di cellule staminali: cellule staminali adulte e cellule staminali embrionali. Le cellule staminali adulte sono utilizzate nella ricerca per le mallattie ortopediche. Le cellule staminali embrionali sono cellule più basilari ottenute in laboratorio. A differenza delle cellule staminali adulte, che si ottengono dal tessuto umano vivente, le cellule staminali embrionali vengono prelevate da embrioni umani che sono stati fecondati in laboratorio o in vitro. Queste cellule generalmente sono prelevate 4 o 5 giorni dopo la fecondazione e quindi cresciute in coltura. Le cellule embrionali sono totipotenti e possono svilupparsi in qualsiasi tipo di cellula del corpo. Le cellule staminali adulte sono più tessuto specifiche e sono quindi più utili per i chirurghi ortopedici che stanno tentando di riparare ossa, muscoli e cartilagine.
I chirurghi ortopedici che utilizzano la terapia cellulare di solito lavorano con le cellule staminali adulte. La fonte più comune (e probabilmente la più studiata) per le cellule staminali adulte è il midollo osseo, che contiene due tipi di cellule: cellule del sangue che formano le cellule ematopoietiche e cellule staminali mesenchimali. Di particolare interesse per la ricerca ortopedica sono le cellule stromali del midollo osseo. Queste sono le cellule staminali mesenchimali che, in un ambiente appropriato, possono differenziarsi in cellule che fanno parte del sistema muscolo-scheletrico. Possono aiutare a formare osso trabecolare, tendini, cartilagine articolare, legamenti e parte del midollo osseo. I ricercatori negli ultimi 10 anni hanno segnalato la presenza di cellule staminali adulte in diversi altri tessuti a partire dal midollo osseo, compreso il cervello, follicoli piliferi, polpa dentale, pelle, fegato, sistema muscolo scheletrico, pareti dei vasi sanguigni, pancreas e intestino. Un'altra cellula staminale che è stata studiata recentemente è la cellula staminale del cancro. I ricercatori ritengono che una cellula staminale prolifera per dare origine a tumori in un numero sempre più grande di neoplasie. Tali cellule rigenerano il tumore anche dopo la chirurgia e cicli di chemioterapia. Studi comparativi sui segnali inviati dalle cellule normali e dalle cellule staminali del cancro potrebbero fornire informazioni sulle molecole specifiche che potrebbero essere monitorate per lo screening e quindi per la prevenzione della formazione dei tumori.
Come si ottengono le cellule staminali adulte?
Le cellule staminali adulte generalmente sono ottenute dalla parte esterna del bacino, la cresta iliaca. Un ago viene inserito nell'osso iliaco e il midollo osseo che è al suo interno viene prelevato o aspirato attraverso l'ago (guarda figura in basso).
In questo modo possono essere ottenuti diversi campioni dalla stessa sede. Le cellule staminali possono quindi essere separate dalle altre cellule del midollo osseo e coltivate o cresciute in laboratorio. Questo può richiedere circa 7-21 giorni. Quando le cellule staminali sono poste in un ambiente tessuto-specifico, come le ossa, esse si attivano. Appena si dividono, creano nuove cellule staminali di seconda generazione, cellule progenitrici. Sono le cellule progenitrici che possono differenziarsi in nuove cellule con lo stesso fenotipo del tessuto ospite.
Quali possibili utilizzi i ricercatori pensano possano avere le cellule staminali?
I ricercatori ritengono che in futuro le cellule staminali potranno curare una vasta gamma di malattie e lesioni traumatiche. Attualmente, organi e tessuti provenienti da donatori di organi, già vengono utilizzati per sostituire il tessuto perso o danneggiato in molte malattie. Il grande potenziale rigenerativo delle cellule staminali ha creato un'intensa attività di ricerca che coinvolge esperimenti volti a sostituire i tessuti per curare il Parkinson e l'Alzheimer o malattie come l'artrosi, l'artrite reumatoide, le lesioni del midollo spinale, l'ictus, ustioni, malattie cardiache e diabete. Mentre un certo successo è stato raggiunto con animali da laboratorio, un numero molto limitato di esperimenti sono stati condotti sugli esseri umani. Questi pochi esperimenti, tuttavia, hanno dimostrato il grande potenziale delle cellule staminali. Gli scienziati ritengono che una profonda comprensione del complesso fenomeno della differenziazione delle cellule staminali porterà ad una potenziale cura per gravi condizioni di salute che sono causate dalla divisione e dalla differenziazione cellulare anomala, come il cancro e diversi disturbi della crescita e dello sviluppo. Un'altra ragione per cui i ricercatori sulle cellule staminali sono entusiasti di questo campo è che le cellule staminali umane possono essere utilizzate anche per testare nuovi farmaci. Ad esempio, potrebbe essere testata la sicurezza di nuovi farmaci utilizzandoli su cellule specializzate differenziate da un clone di cellule staminali. Il trattamento del cancro, per esempio, potrebbe beneficiare enormemente se i farmaci antitumorali potessero essere creati su misura per indirizzarli direttamente verso una cellula staminale tumorale.
Quali sono alcuni esempi di trattamento del sistema muscolo-scheletrico utilizzando le cellule staminali?
Oggi la maggior parte dei trattamenti muscolo-scheletrici che utilizzano cellule staminali vengono eseguiti nei centri di ricerca come parte di studi clinici controllati. Procedure terapeutiche mediante utilizzo di cellule staminali sono state sviluppate per il trattamento di fratture ossee e pseudoartrosi, per rigenerare la cartilagine articolare nelle articolazioni e per guarire legamenti o tendini. Questi sono descritti di seguito:
Fratture ossee e pseudoartrosi: nell'osso, le cellule progenitrici possono dar luogo a osteoblasti, che diventano cellule ossee mature altrimenti dette osteociti. Gli osteociti sono le cellule viventi nel tessuto osseo maturo. Le cellule staminali possono stimolare la crescita ossea e favorire la guarigione delle ossa fratturate. Già oggi nel nostro centro, alcuni difetti ossei vengono trattati con innesti di osso prelevati dall'osso ilaco del bacino ricchi di cellule staminali posizionati nel sito della frattura o della pseudoartrosi. In questo modo le cellule staminali e le cellule progenitrici serviranno per stimolare e accelerare la guarigione.
La cartilagine articolare: il rivestimento delle articolazioni è chiamata cartilagine articolare. Danni alla cartilagine articolare spesso possono portare all'artrosi che è una malattia molto dolorosa. Le tecniche attuali per il trattamento delle lesioni della cartilagine articolare utilizzano innesti e trapianti di cartilagine per riempire i difetti. Si spera che in un prossimo futuro le cellule staminali potranno creare una crescita primaria di cartilagine ialina per ripristinare la normale superficie articolare.
Legamenti e tendini: le cellule staminali mesenchimali possono anche differenziarsi in cellule che sono specifiche per il tessuto connettivo. Ciò consentirebbe una guarigione più rapida di lesioni dei legamenti e dei tendini, come le rotture del tendine del quadricipite o del tendine d'Achille.
Esistono storie di successo di trattamenti del muscolo-scheletrico mediante l'utilizzo di cellule staminali?
In un recente studio canadese, la terapia con cellule staminali è stata utilizzata con successo per trattare l'incontinenza urinaria in 25 pazienti. Il trattamento prevedeva l'iniezione di cellule staminali muscolari nel collo della vescica urinaria per potenziare la valvola debole. L'aspetto interessante era che le cellule staminali utilizzate erano le cellule del paziente stesso (autologhe) ottenute da biopsie effettuate direttamente dalle loro braccia. È interessante notare che la ricerca utilizzata per ottenere i dati per questa terapia è venuta da diversi anni di lavoro esaminando le possibilità di utilizzo delle cellule staminali derivate dal muscolo nel trattamento delle malattie muscolo-scheletriche.
A quali progetti stanno lavorando oggi i ricercatori sulle cellule staminali muscoloscheletriche?
I ricercatori sulle cellule staminali muscoloscheletriche stanno conducendo numerosi studi. Uno studio recente ha esaminato la capacità delle cellule staminali del muscolo per riparare la cartilagine articolare e promuoverne la ricostruzione.
I dottori Kuroda e Huard (Università di Pittsburgh) e il loro team coltivano le cellule staminali muscolari derivate da topi neonati per due settimane e le mescolano con colla di fibrina. Questo composto applicato a difetti della cartilagine in topi atimici di 12 settimane di età ha promosso la nuova formazione di cellule geneticamente migliorate della cartilagine ed ha riparato i difetti cartilaginei.
Il dottor Lieberman (UCLA - Universitá di Los Angeles) ha condotto uno studio simile che ha dimostrato che l'uso di cellule del midollo osseo dai ratti può contribuire in modo significativo a guarire grandi difetti ossei nelle gambe dei ratti.
I risultati di studi come questi forniscono prove che questi metodi potrebbero essere utilizzati per trattare l'artrosi, le fratture non guarite e i difetti ossei anche negli umani.
Che trattamenti ci sono all'orizzonte?
Le cellule staminali per le terapie cellulari sono ancora in fase sperimentale per diverse malattie tra cui il diabete di tipo 1 (diabete mellito), il Parkinson e il morbo di Alzheimer, i disturbi muscolari, comprese le distrofie come la Duchenne e Becker, la sclerosi multipla, le lesioni del midollo spinale, ictus cerebrali ischemici, le ustioni, le malattie cardiache, l'osteoartrosi e l'artrite reumatoide. Inoltre, la terapia del cancro rischia di essere rivoluzionata dagli avanzamenti nella ricerca e dalla comprensione ottenuta attraverso lo studio delle cellule staminali.
Un altro settore che potrebbe essere una grande promessa per il futuro è l'area della terapia in-utero con cellule staminali per il trattamento delle malattie congenite, ematologiche, metaboliche e i disordini immunologici. Per molte di queste malattie, la cura precoce intrauterina è la scelta ideale, in quanto il sistema immunitario nel feto non è ancora completamente sviluppato.
In conclusione
A tutt'oggi la terapia con cellule staminali è ancora in fase di sperimentazione. Queste cellule possono essere già utilizzate, come detto in precedenza, in un ristrettissimo numero di patologie. Il futuro è molto promettente ma bisogna attendere ragionevolmente che seri studi clinici controllati su umani ne promuovano l'impiego.
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