Il processo attraverso cui un singolo uovo fecondato si trasforma in un essere vivente complesso è uno dei fenomeni più affascinanti e complessi in natura. Nello sviluppo umano, vi sono due momenti che sono in certo senso assoluti: (1) l'uovo fecondato o zigote, che è la cellula diploide che si forma dall'incontro dei due gameti aploidi; e (2) il neonato. Tra questi due momenti ha luogo un processo di affascinante complessità, nel corso del quale l'informazione contenuta nel DNA dello zigote detta l'attuazione di un programma che passo passo porta alla formazione del neonato. Se il DNA è il direttore d'orchestra, sono rilevanti pure alcune sue modificazioni post-zigotiche e l'assetto della cromatina nei nuclei delle cellule, che chiamiamo fenomeni epigenetici. Possiamo paragonarli agli strumenti musicali e a chi li suona. Contano pure non poco due strati di ambiente: quello dell'utero materno e, se pur forse in misura minore, quello che sta ancora al di fuori, cioè la vita della madre nell'ambiente esterno. Continuandola metafora, possiamo pensare a quanto per il successo dell'orchestra sia importante l'acustica della sala.
Per descrivere le molte fasi di sviluppo tra i due momenti assoluti, lo zigote e il neonato, c'è tutto il vocabolario dell'embriologia. Questo percorso iniziale è caratterizzato da stadi distinti, tra cui la morula e la blastocisti, che rappresentano tappe fondamentali nella progressiva specializzazione delle cellule staminali. Comprendere la terminologia corretta è cruciale, poiché, come ci insegna un antico adagio, i nomina possono diventare numina, influenzando profondamente il dibattito scientifico, etico e filosofico.
Il Percorso dello Sviluppo Umano Precoce: Dallo Zigote alla Blastocisti
Lo zigote è la cellula che origina dalla fecondazione dell'ovocita da parte dello spermatozoo, sia essa naturale o in provetta. Il giorno dopo la fecondazione (giorno 0) deve essere confermato se gli ovuli hanno fecondato con la comparsa del primo stadio embrionale: lo zigote o lo zigote. Si tratta di una singola cellula che non ha ancora iniziato a dividersi e nella quale si deve osservare la presenza di due pronuclei (NP), uno dall'ovulo e uno dallo sperma, e la presenza di due globuli polari (PC), che indicano che dopo la fecondazione la meiosi dell'uovo è stata completata. L'aspetto del citoplasma dello zigote deve essere uniforme e chiaro. Per evitare interpretazioni errate, è importante effettuare questa valutazione tra 16 e 18 ore dopo l'inseminazione in vitro o la microiniezione. Se gli zigoti vengono osservati più tardi, i pronuclei potrebbero essere scomparsi, poiché questo evento è necessario per la prima divisione, che darà origine all'embrione a due cellule. L'esistenza dei due NP conferma che c'è stata una fecondazione. Se si osservano 1 o 3 pronuclei, l'embrione deve essere scartato, poiché ciò indica che la dotazione genetica dell'embrione non è adeguata. Il loro sviluppo nei prossimi giorni avviene nello stesso modo degli embrioni vitali, quindi è importante visualizzarli prima che si verifichi la fusione NP e non siamo in grado di distinguere gli embrioni vitali da quelli non vitali.
Lo zigote si divide e genera cellule identiche tra loro chiamate blastomeri. Due giorni dopo l'inizio dello sviluppo (Giorno 2), l'embrione ha già avuto due divisioni e sarà composto da 4 cellule, chiamate blastomeri. Sia il numero di blastomeri che il loro aspetto in questo momento saranno decisivi per la classificazione. L'osservazione di un numero di cellule inferiore o superiore a 4 è indicativa di uno sviluppo ritardato o accelerato. L'osservazione degli embrioni in questa fase dello sviluppo dovrebbe essere fatta tra le 44 e le 45 ore dopo l'emancipazione, prestando attenzione soprattutto al numero e simmetria dei blastomeri (le 4 celle dovrebbero essere approssimativamente di dimensioni uguali), al numero di nuclei (ogni cellula deve avere un solo nucleo), al tasso di frammentazione e alla presenza di vacuoli.
Tre giorni dopo la fecondazione (Giorno 3), per analizzare la qualità embrionale, gli embrioni vengono valutati tra le 68 e le 69 ore dopo la nascita. A questo punto vengono analizzati gli stessi parametri che sono stati considerati nel secondo giorno di sviluppo, così come il ritmo di divisione. Gli embrioni della migliore qualità saranno quelli con 7-8 cellule da embrioni a 4 cellule il giorno 2.
Nel giro di 2-3 giorni dalla fecondazione, questi blastomeri si compattano formando la morula. Questo termine deriva dal fatto che, quando ha 32 o 64 cellule, assomiglia a una mora di bosco. Dal quarto giorno di sviluppo (Giorno 4) si verifica il fenomeno della compattazione per formare una morula. È un processo attraverso il quale le cellule dell'embrione formano legami stretti tra loro e l'embrione assume l'aspetto di una mora. Anche se alcuni embrioni possono mostrare segni di compattazione all'inizio del terzo giorno, la morula è di solito osservata tra le 90 e le 94 ore dopo la semina (quarto giorno di sviluppo). Questo momento fornisce poche informazioni sullo stato dell'embrione, dato che da quando tutte le sue cellule sono state compattate non è possibile contarle o osservare altre caratteristiche distintive. L'embrione deve avere più di 8 cellule e la compattazione deve essere completa, cioè deve interessare tutte le cellule dell'embrione. L'embrione ottimale il giorno 4 è quello che soddisfa le seguenti caratteristiche: ha più di 8 cellule, viene compattato o compattato e la compattazione interessa l'intero volume dell'embrione.
Dopo altri due giorni, in provetta così come in vivo, alcune cellule della morula fanno il trofoblasto, che è la struttura che genererà la placenta dopo l'impianto in utero. Le altre cellule formano la massa cellulare interna o embrioblasto, il germe dell'embrione, composto da una trentina di cellule. Questo stadio è conosciuto come blastocisti. Tra 114 e 118 ore (5° giorno) o 136-140 ore (6° giorno) post-seminazione ci troviamo di fronte ad una blastocisti, l'ultimo stadio dello sviluppo embrionale che può avvenire in laboratorio. La formazione della blastocisti è essenziale per l'impianto dell'embrione nell'utero, quindi la sua formazione in coltura è considerata di buona prognosi.
La Differenza Fondamentale: Totipotenza e Pluripotenza negli Stadi Iniziali
La differenza tra morula e blastocisti è drastica e risiede principalmente nel grado di differenziamento e nella potenzialità delle loro cellule.
Nella morula, tutte le sue cellule sono equivalenti, tanto che la morula potrebbe scindersi, come avviene talvolta per dare alla fine due gemelli, detti identici. Le cellule della morula sono totipotenti. La totipotenza è la capacità di una singola cellula di dividersi e produrre tutte le cellule differenziate in un organismo, compresi i tessuti extraembrionali come la placenta. I blastomeri sono totipotenti, hanno cioè la potenzialità di generare un animale e i tessuti extraembrionali. Hanno solo la potenzialità di farlo perché hanno bisogno di un utero. Queste cellule potrebbero in teoria generare non 2 (come spesso fanno realmente) ma 8, 16, 32 gemelli identici. La totipotenza è la capacità di generare tutti i tessuti embrionali ed extraembrionali, tipica delle cellule della morula. Le cellule staminali totipotenti derivano dall’embrione allo stadio di preblastocisti (4-8 blastomeri) e possono generare un organismo vivente.
Nell'embrione invece, sono già avvenuti fenomeni epigenetici importanti in qualità e quantità, praticamente irreversibili, che hanno prodotto i primi eventi di differenziamento tra una cellula e l'altra. Questi sono essenziali per l'attuazione del programma che porterà a formare tutti i vari organi del corpo e alla fine il neonato. Che un embrione si scinda in due sarebbe impossibile o letale. Dopo la terza divisione cellulare, le cellule iniziano a specializzarsi, divenendo pluripotenti, poiché possiedono una minore, ma non meno sorprendente, capacità differenziativa nelle varie linee cellulari.
Le cellule della massa cellulare interna della blastocisti sono pluripotenti. La pluripotenza è la capacità di una singola cellula di dividersi e di differenziarsi in uno qualsiasi dei tre strati germinali: endoderma (rivestimento interno dello stomaco, del tratto gastrointestinale, i polmoni), mesoderma (muscoli, ossa, sangue, urogenitale), o ectoderma (tessuti epidermici e del sistema nervoso). Tali cellule non possono pertanto dare origine ad un organismo adulto, perché non hanno il potenziale per contribuire ai tessuti extraembrionali; ad esempio, nel caso dei mammiferi placentati non possono dare origine alla placenta. Le cellule staminali embrionali (Es) sono pluripotenti, possono cioè fare l'animale ma non la placenta e gli altri annessi necessari allo sviluppo del feto. La loro potenzialità è inferiore perché necessitano non solo di un utero, ma anche di una placenta. Se, però, prendiamo le Es e le trasferiamo in un «trofoblasto donatore», mettendo il tutto dentro un utero, quelle Es faranno un animale che nasce, mangia, beve, corre e si riproduce. Anche le Es sono sostanzialmente uguali tra di loro. La massa cellulare interna è composta da 10-20 cellule indifferenziate o non specializzate. Si moltiplicheranno e si differenzieranno ampiamente per creare i diversi tipi di cellule necessari all'intero essere vivente. Le cellule della massa cellulare interna sono pluripotenti: possono diventare qualsiasi tipo di cellula del corpo.
Le Cellule Staminali: Un Universo di Potenzialità e Classificazioni
Le cellule staminali sono cellule primitive, non specializzate, dotate della capacità di trasformarsi in diversi tipi di cellule del corpo attraverso un processo denominato differenziamento cellulare. Si distinguono diversi stadi di potenza delle cellule staminali.L'autorinnovamento rappresenta la capacità di tali cellule di compiere un numero illimitato di cicli replicativi mantenendo sempre il medesimo stadio differenziativo. La pluripotenza, come già detto, è la capacità di dare origine a una o più linee o tipi cellulari tramite il differenziamento.
Ecco una classificazione più dettagliata:
- Totipotenza: La capacità di una singola cellula di dividersi e produrre tutte le cellule differenziate in un organismo, compresi i tessuti extraembrionali. Nei mammiferi è conosciuta una singola cellula totipotente, denominata zigote; già fra la terza e la quarta divisione cellulare, le cellule iniziano a perdere la loro totipotenza.
- Pluripotenza: La capacità di una singola cellula di dividersi e di differenziarsi in uno qualsiasi dei tre strati germinali (endoderma, mesoderma o ectoderma), ma non in tessuti extraembrionali.
- Multipotenza: Il potenziale di differenziarsi in un numero limitato di lignaggi cellulari. Sono anche dette "cellule progenitrici". Un esempio di una cellula staminale multipotente è una cellula ematopoietica (una cellula staminale del sangue) la quale può svilupparsi in diversi tipi di cellule del sangue, ma non può svilupparsi in cellule cerebrali o altri tipi di cellule al di fuori dei tipi di cellule appartenenti al tessuto del sangue.
- Oligopotenza: La capacità di differenziarsi solo in alcuni tipi di cellule, come ad esempio di dare origine alla linea linfoide o mieloide.
- Unipotenza: La capacità di differenziarsi in un singolo tipo di cellula; sono anche dette "cellule precursori". Ad esempio gli epatociti, che costituiscono la maggior parte del fegato, sono unipotenti.
Le cellule staminali si dividono in modo diverso dalle altre cellule, in quanto compiono una divisione asimmetrica: ogni cellula staminale dividendosi produce una cellula uguale a se stessa e una destinata a differenziarsi. In questo modo viene garantito sia il mantenimento della popolazione di cellule staminali sia la generazione di cellule differenziate necessarie all’organismo. Il processo che nelle cellule porta alla perdita della potenzialità di dare origine a più tipi cellulari (differenziamento) è determinato da una fine modulazione della regolazione genica: vengono inattivati progressivamente più geni, fino a lasciare accesi, nelle cellule differenziate, solo quelli necessari a svolgere la funzione a cui esse sono destinate. Per dirla in modo molto semplice, è come se le cellule durante il differenziamento imparassero un mestiere analogamente a come facciamo noi lungo la vita: man mano che cresciamo scegliamo dei percorsi di studi sempre più specializzati, fino a maturare conoscenze approfondite per svolgere un determinato lavoro. Un po’ come uno studente di medicina non dimentica gli studi di fisica, pur non applicandosi tutti i giorni, le cellule differenziate non perdono le informazioni geniche per funzioni diverse da quelle che devono svolgere ma, semplicemente, non le utilizzano.
La Blastocisti nel Contesto della Fecondazione In Vitro (FIV)
Nei trattamenti di fecondazione in vitro (FIV), sia che si tratti di FIV convenzionale che di ICSI, gli embrioni vengono coltivati in laboratorio per alcuni giorni, in modo da poter decidere quale sarà trasferito nell'utero e quale sarà congelato (vetrificato). È comune che si ottenga più di un embrione, quindi la sua classificazione aiuta a scegliere quali embrioni tra tutti quelli in coltura hanno più probabilità di impiantarsi e di dare origine ad una gravidanza. Pertanto, per il trasferimento si terrà conto della classificazione degli embrioni, poiché gli embrioni di qualità più elevata saranno quelli introdotti nell'utero della madre.
La valutazione della qualità degli embrioni richiede che si tenga conto delle diverse caratteristiche della loro morfologia, cioè della loro forma o aspetto, e dell'evoluzione nei giorni in cui rimangono in coltura. Per fare questo ci sono due opzioni: rimuovere gli embrioni dall'incubatrice ogni giorno per alcuni minuti in modo che possano essere valutati al microscopio, oppure valutare gli embrioni utilizzando un sistema time-lapse. Quest'ultima opzione permette di ottenere immagini ogni pochi minuti per valutare il loro completo sviluppo senza rimuoverli dall'incubatrice, evitando le variazioni di temperatura e i gas che si producono, riducendo lo stress e migliorando la vitalità degli embrioni.
L'ultimo stadio di sviluppo embrionale che può avvenire in laboratorio è la blastocisti. Per valutare la qualità delle blastocisti vengono presi in considerazione parametri simili a quelli proposti da Gardner nel 1998. Questi embrioni hanno due strutture chiave nella loro morfologia: la massa della cellula interna (MCI), che darà origine agli strati embrionali che daranno origine agli organi del bambino, e il trofoectoderma o massa della cellula esterna, che darà origine alla placenta. Entrambe le strutture si distinguono per l'aspetto del blastocele: la cavità centrale riempita di fluido.
I parametri per la valutazione includono:
- Il grado di espansione: dal grado più basso al grado più alto (da 1 a 5).
- Grado 1: blastocisti precoce (BP) in cui si comincia a vedere il blastocele.
- Grado 2: blastocisti cavitate (BC) in cui le diverse parti della blastocisti sono perfettamente visualizzate.
- Grado 3: blastocisti espansa (BE). La blastocisti è aumentata di dimensioni e la zona pellucida è sottile.
- Grado 4: la blastocisti inizia a schiudersi (hatching), cioè la blastocisti comincia ad emergere dalla zona pellucida.
- Grado 5: blastocisti completamente in hatching. La blastocisti è già uscita della zona pellucida.
- Lo stato del MCI: dimensione, forma e compattazione. La valutazione viene effettuata assegnando 4 lettere (A, B, C, D).
- Categoria A: numerose celle che formano una struttura compatta.
- Categoria B: numerose cellule non compattate.
- Categoria C: poche cellule.
- Categoria D: cellule con segni di degenerazione.
- Lo stato del trofoectoderma: struttura e numero di celle. La valutazione viene effettuata assegnando 4 lettere (A, B, C, D). Il trofoectoderma deve avere un unico strato. Secondo lo stato delle sue cellule, è classificato come segue:
- Categoria A: omogenea, coesiva e multicellulare.
- Categoria B: omogeneo e con meno cellule.
- Categoria C: poche cellule.
- Categoria D: cellule con segni di degenerazione.
Anche lo spessore della zona pellucida è importante. Deve diventare più sottile per consentire l'espansione della blastocisti e la sua uscita per l'impianto nell'endometrio. Una zona pellucida fine è legata ad una buona qualità embrionale e ad un'alta probabilità di impianto. L'embriologo Jose Luis De Pablo ci dice che nella blastocisti si valutano due parti fondamentali: la massa cellulare interna, che darà origine all'embrione, e il trofoectoderma, uno strato di cellule che darà origine alla placenta. A seconda del numero di cellule, della compattazione della massa cellulare interna e della disposizione di tali cellule, verrà data la categoria finale della blastocisti.
Attualmente gli embrioni sono classificati per categoria in base alla loro qualità morfocinetica. Le blastocisti con la migliore morfologia e la maggiore capacità di impianto sarebbero le 3AA. L'Associazione per lo Studio della Biologia della Riproduzione (ASEBIR) ha proposto una nuova classificazione embrionale che dà maggior peso alla morfologia del trofoectoderma rispetto a quella della massa cellulare interna. In essa la qualità è assegnata con una singola lettera (A, B, C o D) che comprende lo stato sia della massa cellulare interna (MCI) che del trofeoderma. Quindi, se la MCI è di qualità A e il trofoectoderma è di qualità B, la valutazione globale della blastocisti sarebbe B. È importante tener conto del fatto che la valutazione degli embrioni è spesso molto soggettiva, per cui possono esserci variazioni tra i laboratori.
Laura Gambera, Responsabile di Laboratorio e Anita Stendardi, Embriologo
Considerazioni Etiche e Legali sulle Cellule Staminali Embrionali Umane
Il dibattito sull'inizio della vita e sullo statuto dell'embrione umano, inclusi gli stadi di zigote, morula e blastocisti, è intriso di importanti divergenze di vedute di natura scientifico-filosofica, antropologica, etica e anche giuridica. La Chiesa ha sempre considerato con particolare attenzione la condizione dell’essere umano nella fase iniziale del suo sviluppo, a motivo della sua delicatezza. Nonostante né la Sacra Scrittura, né la Tradizione cristiana più antica possano contenere trattazioni esplicite su questo tema, l'amore di Dio non fa differenza fra il neoconcepito ancora nel grembo di sua madre, e il bambino, o il giovane, o l'uomo maturo o l'anziano. Per questo il Magistero della Chiesa ha costantemente proclamato il carattere sacro e inviolabile di ogni vita umana, dal suo concepimento sino alla sua fine naturale. Questo giudizio morale vale già agli inizi della vita di un embrione, prima ancora che si sia impiantato nel seno materno. L’origine della vita umana resta un mistero, anche se le conoscenze scientifiche progrediscono enormemente.
Le cellule staminali embrionali umane (SE) sono cellule pluripotenti, possono cioè generare ogni altro tipo di cellula del corpo. Sono ottenute da cellule degli embrioni umani ai primissimi stadi dello sviluppo, detti blastocisti. Molte aree scientifiche usano cellule SE di topo per studiare come le blastocisti diano origine a individui adulti, e per studiare quali segnali inducano le cellule staminali a differenziarsi in cellule specializzate. Gli scienziati hanno anche creato cellule SE dalle masse cellulari interne di embrioni umani con la stessa tecnica adottata per i topi.
Tuttavia, esistono delle differenze tra come funzionano le cellule SE umane rispetto a quelle di topo. Per ragioni morali e etiche, i ricercatori non possono fare con le cellule SE umane gli stessi esperimenti che fanno con le cellule SE di topo. Per questo motivo, i ricercatori devono adoperare metodi più complessi e indiretti per capire come funzionino le cellule SE umane. Un’altra sfida è controllare esattamente come le cellule SE si differenzino in numerosi tipi di cellule specializzate. Uno dei principali obiettivi, per niente facile da raggiungere, è trovare il modo di produrre, a partire da cellule staminali, grandi quantità di cellule specializzate che siano uniformi e diano risultati affidabili.
In Italia, dopo l’emanazione della l. 19 febbr. 2004 n. 40 e il risultato del referendum del 12 e 13 giugno 2005, che riguardava anche l’utilizzo delle cellule staminali embrionali nella ricerca, la posizione è chiara: le sperimentazioni delle terapie cellulari possono avvalersi soltanto del recupero di staminali adulte, cordonali ed embrionali unicamente se derivate da embrioni prodotti in soprannumero durante le procedure di fertilizzazione in vitro nelle cure contro l’infertilità. È, invece, illegale derivare nuove linee di cellule staminali embrionali (l. n. 40). Le ragioni di tale scelta, che sono insieme etiche e scientifiche, riguardano l’assoluta intangibilità dell’embrione umano sin dalla fecondazione, il divieto di sopprimere embrioni umani al fine di ricavarne cellule staminali embrionali e l’inefficacia riguardo alla loro potenziale utilità nella cura di condizioni attualmente incurabili.
Il Ruolo delle Cellule Staminali Adulte e le Nuove Frontiere: Le iPSC
Accanto alle cellule staminali embrionali, un'altra categoria importante è rappresentata dalle cellule staminali adulte (ASC). Una cellula staminale adulta è una cellula indifferenziata che si può trovare in un tessuto o organo terminalmente differenziato; esse sono presenti in un numero molto piccolo in ogni tessuto. Si ritiene che queste cellule risiedano in aree specifiche, dalla citoarchitettura definita, che garantiscono un microambiente controllato biochimicamente, detto nicchia, dove le ASC rimangono relativamente quiescenti fino a che non vengono riattivate da un danno o da uno stato patologico. Esse proliferano durante l’intera vita di un organismo e in vitro vanno incontro a senescenza perdendo la capacità di proliferare dopo 100÷200 cicli cellulari. Il ruolo primario delle cellule staminali adulte è infatti quello di mantenere il normale turnover e riparare il tessuto in cui si trovano, oltre a contribuire allo sviluppo postnatale dell’individuo. I tessuti adulti per cui è stata dimostrata l’esistenza delle cellule staminali sono molti: per es., l’endotelio, il muscolo scheletrico, il fegato, la polpa dentale, la cornea. Tipicamente le ASC sono definite multipotenti, poiché possiedono la capacità di generare tutti i tipi cellulari specializzati del tessuto d’appartenenza. Esse si dividono secondo due principali modalità: divisione simmetrica, che permette la generazione di due cellule staminali identiche tra loro; e divisione asimmetrica, che permette la generazione di una cellula staminale identica alla cellula di partenza e di una cellula progenitrice.
Negli anni Sessanta del XX secolo, alcuni ricercatori scoprirono che il midollo osseo contiene almeno due tipi di cellule staminali. La prima popolazione scoperta, le cellule staminali emopoietiche, dà origine a tutte le cellule del sangue. Pochi anni dopo fu scoperta una seconda popolazione, le cellule stromali del midollo osseo. Questa è una popolazione cellulare mista che genera l’osso, la cartilagine, il grasso e il tessuto connettivo e fibroso. Sempre negli stessi anni furono identificate alcune cellule in divisione in due aree del cervello di ratto. Nonostante questi dati, la maggior parte dei ricercatori non credeva che le cellule nervose potessero essere rigenerate nel cervello adulto. Soltanto negli anni Novanta fu accettata nel mondo scientifico la presenza di cellule staminali nel cervello, capaci di generare i tre tipi cellulari principali dell’encefalo: i neuroni, che costituiscono le cellule nervose, gli astrociti e gli oligodendrociti, che fungono invece da supporto. Molti esperimenti hanno recentemente dimostrato che alcune cellule staminali adulte, oltre a differenziarsi nei tipi cellulari specializzati derivanti dal foglietto embrionale d’appartenenza (il cosiddetto differenziamento ortodosso), possiedono la capacità di generare cellule specializzate di tessuti diversi. Questa proprietà è nota come plasticità, o transdifferenziamento o differenziamento non ortodosso.
Le cellule staminali embrionali e le cellule staminali adulte possiedono entrambe vantaggi e svantaggi per il potenziale uso nella medicina rigenerativa. Come è stato precedentemente illustrato, le ES possiedono una maggiore capacità differenziativa rispetto alle ASC. Le ES possono essere facilmente isolate dalla blastocisti ed espanse in coltura in quantità elevate. Le ASC, invece, sono più difficili da isolare, poiché presenti in quantità minima nei tessuti maturi, e la loro espansione in coltura non è efficiente come quella delle ES, seppure le ASC replichino molto velocemente e per un numero molto elevato di cicli di duplicazione. Questa è una distinzione importante poiché è necessario un numero cospicuo di cellule (centinaia di milioni in alcuni casi) per le terapie cellulari. Un potenziale vantaggio implicito nell’uso delle ASC è che le stesse cellule prelevate dal paziente possono essere espanse in coltura, eventualmente modificate geneticamente e successivamente reiniettate, escludendo in questo modo la possibilità di un rigetto da parte del sistema immunitario.
Una delle maggiori novità nel campo delle cellule staminali è la scoperta di un metodo per generare cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC). Le iPSC rappresentano una terza tipologia di cellule staminali. Gli scienziati giapponesi Kazutoshi Takahashi e Shinya Yamanaka sono stati i pionieri della riprogrammazione di cellule differenziate in cellule pluripotenti nel topo tramite induzione. Hanno dimostrato che la pluripotenzialità di una cellula staminale dipende dall'espressione di almeno quattro geni (Oct 3/4, c-Myc, Sox-2 e Kfl4), tutti fattori di trascrizione a cui si deve aggiungere una proteina homeobox chiamata Nanog che impedisce alle staminali di differenziarsi, anche se quest'ultima non risultò indispensabile. Per fare ciò hanno utilizzato dei fibroblasti umani che sono stati riprogrammati mediante trasfezione dei quattro geni sopra riportati, facendoli diventare cellule staminali pluripotenti. Un altro laboratorio ha condotto un esperimento simile utilizzando i geni Sox-2, Oct 3/4, Lin28 e Nanog. Le cellule riprogrammate risultato di questi esperimenti sono state chiamate cellule staminali pluripotenti indotte (iPS) e dato che sono generate a partire da cellule somatiche adulte non presenterebbero i problemi etici delle cellule staminali embrionali (ES) e potrebbero essere impiegate più diffusamente nelle terapie basate sulle cellule staminali. Un problema è che uno dei quattro geni, c-Myc e Kfl4, è un potente oncogeno, per cui si dovrebbero cercare altri geni che, pur generando iPS non siano oncogeni.
Oltre a queste, esistono altre fonti di cellule staminali:
- Cellule staminali placentari: contenute nella placenta, si possono estrarre dai villi coriali o da altri frammenti placentari. Le cellule staminali dei villi coriali sono staminali mesenchimali con prospettive applicative in medicina rigenerativa, avendo buone capacità riproduttive e ottima stabilità genomica.
- Cellule staminali amniotiche: provengono dal liquido amniotico e possono essere ottenute tramite amniocentesi. Queste cellule hanno caratteristiche biologiche molto simili alle cellule staminali embrionali, ma non hanno le controindicazioni di tipo etico legate alla distruzione dell'embrione.
- Cellule staminali ematopoietiche: il sangue residuo della placenta e del cordone ombelicale costituisce una fonte di cellule staminali emopoietiche adulte.
Le iPSC rappresentano uno strumento ideale per la terapia genica. Molte malattie, come il morbo di Parkinson e il diabete mellito giovanile, sono causate dalla morte o disfunzione di un solo o di pochi tipi cellulari. La sostituzione di queste cellule potrebbe rigenerare la parte di tessuto danneggiata. Inoltre, la produzione standardizzata di grandi quantità di cellule euploidi umane, come i cardiomiociti e i neuroni, fornirà una possibile fonte illimitata di cellule per verificare l’efficacia di nuovi farmaci, per controllarne la tossicità e per la terapia dei trapianti.
La Terminologia in Embriologia e Medicina: Chiarire per Comprendere
Un primo termine che è emerso nel dibattito è quello dell'«aggregato di cellule»: bisogna ammettere che non è un'espressione elegante, e qualcuno la trova derogatoria. Si tratta della prima fase di proliferazione dello zigote, e in embriologia si chiama la morula. Correttamente Lucio Luzzatto fa notare che quello che noi abbiamo forse inelegantemente chiamato «aggregato di cellule» ha un nome scientifico: morula. Per un pubblico generale, «aggregato di cellule» ci è parso adeguato come traduzione di cluster of cells. Ma, come spesso capita con l'inglese scientifico, nell'originale "suona meglio".
Il secondo termine, che non offende nessuno, è embrione: una fase di sviluppo successiva alla morula di pochi giorni, nel corso dei quali è avvenuta una modificazione morfo-funzionale complessa chiamata gastrulazione. Mi permetto di raccontare un aneddoto vero che può spiegare come mai, malgrado la differenza fondamentale tra morula ed embrione, si sia creata tra i due termini sfortunatamente una confusione che perdura tuttora. Nel 1983, in uno studio all'Hammersmith Hospital di Londra, un eminente ginecologo, il primo a offrire la fecondazione in vitro in un ospedale pubblico, spiegava con entusiasmo le tappe della procedura, allora d'avanguardia: come si ottengono gli ovuli, come vengono esposti agli spermatozoi, come si verifica la formazione dello zigote e si ispeziona la sua segmentazione. Infine, si trasferisce nell'utero materno, una tappa che chiamò embryo transfer. Gli chiesi se avevo capito bene: quello che trasferiva era una morula, non un embrione. Mi rispose subito: «Embryo transfer suona molto meglio che non Morula transfer». Da allora la terminologia si è cristallizzata; non importa che fosse sbagliata; e da allora è nata l'immagine che nei laboratori o nei congelatori vi fossero migliaia di embrioni. Nomina numina. Non sono embrioni; sono morule.
Questi sono i fatti: altra cosa la loro interpretazione. Quando si può cominciare a parlare di individuo? Certo non con la morula, visto che di individui potrebbero nascerne anche due. Quando, in qualche momento tra l'embrione e il neonato, si può cominciare a parlare di persona umana? A rispondere a questa domanda qui non ci si cimenta: lo si farebbe se qualcuno prima definisse il termine persona umana. La precisione del linguaggio è fondamentale non solo per la comunicazione scientifica, ma anche per la chiarezza del dibattito pubblico e delle implicazioni etiche e legali connesse all'inizio della vita umana.
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