Staminali, topi e neuroni – l’esperta risponde
OBS: questo articolo contiene sperimentazione animale.
Ricercatori del Karolinska Institute a Stoccolma hanno scoperto il ruolo che le cellule staminali ricoprono nella rigenerazione dei tessuti nervosi, ed hanno da poco pubblicato i loro risultati su Science.
Lo studio getta luce sulla lesione spinale o midollare, che comporta l’interruzione dei nervi del midollo spinale. Tali traumi interessano più di 250.000 persone negli States e 70.000 in Italia, dove il 70% delle vittime è sotto i 30 anni. Queste lesioni – causate da incidenti automobilistici in primis – possono portare alla paralisi di braccia e gambe, e ad oggi non esiste rimedio.
In passato, alcuni esperimenti hanno dimostrato come il trapianto di cellule staminali neuronali possano aiutare il recupero delle funzioni, ma i dettagli di questo fenomeno non erano chiari. Almeno fino ad oggi.
Grazie alla manipolazione genetica sui topi, i ricercatori coordinati da Jonas Frisén hanno potuto “vedere” che cosa facessero le cellule staminali che naturalmente risiedono lungo spina dorsale (chiamate cellule ependimali) dopo le lesioni. Ed i risultati sono stati inaspettati.
Dopo un trauma, le cellule staminali ependimali si “risvegliano”, migrano verso le zone dei nervi colpite, e contribuiscono alla formazione di una cicatrice. Se in passato si credeva che le cicatrici impedissero la rigenerazione del tessuto (perché ci “mettono una pezza” piuttosto che ristrutturare l’organo), questo studio indica che, in realtà, tali “pezze” hanno una funzione essenziale.
Come spiega lo stesso Frisén:
La cicatrice che si forma sulla spina dorsale, e che è originata proprio dalle cellule ependimali, è necessaria per stabilizzare la ferita ed impedire che si propaghi.
Questa cicatrice facilita inoltre la sopravvivenza di quei nervi rimasti ‘scollegati’ dopo il trauma, ed indica che una terapia per aumentare la cicatrice possa limitare i “danni secondari” dovuti al trauma della colonna vertebrale, come l’espansione della ferita.
Jonas ed il suo gruppo raccontano la scoperta con un video:
Siccome l’interesse per la ricerca sulle cellule staminali (soprattutto quella sui neuroni) è cresciuta esponenzialmente negli ultimi mesi in Italia, Rollin’ Science ne approfitta per dipanare un po’ di dubbi sulla “definizione” di cellule staminali neuronali, e quali siano le direzioni della medicina rigenerativa.
Ho fatto quattro chiacchiere con Hanna Sabelström, dottoranda che lavora con Frisén dal 2007 ed autrice del lavoro.
Cara Hanna, ci aiuti a capire esattamente che cosa siano le cellule staminali neuronali?
Una cellula può chiamarsi “staminale neuronale” se passa un semplice test: deve poter crescere e diventare ognuna delle tre le principali cellule del sistema nervoso: astrociti, oligodendrociti e neuroni. Questo test è fatto dagli scienziati mettendo le cellule “candidate” dentro una fiasca (in vitro), ed aggiungendo sostanze che ne stimolano la trasformazione.
Quando si parla di cellule staminali della spina dorsale, si parla delle cellule ependimali.
Quindi le cellule ependimali diventano nuovi nervi nella spina dorsale danneggiata…?
Non così facilmente. Sebbene in vitro le ependimali abbiano questa incredibile capacità, nella spina dorsale diventano principalmente astrociti, ovvero cellule che producono una grossa cicatrice. Ed è proprio di questa cicatrice che abbiamo parlato nel nostro studio: fa bene o no averla? A quanto pare è un’ottima cosa.
Tornando alle cellule ependimali, sappiamo anche che pochissime di esse si trasformano in oligodendrociti. Il che è un vero peccato, perché sono proprio questi gli importanti sostenitori dei nervi, che aiutano il recupero delle funzioni.
Hanna guarda le cellule staminali ripopolare il tessuto danneggiato. Photo credits: Jens Magnusson
Ma come, cellule staminali neuronali che non diventano neuroni?
Non in vivo, e non secondo tutte le pubblicazioni riportate fino ad oggi. Nostra compresa.
… e per quale motivo alcuni promotori di queste staminali sostengono che diventano neuroni e servano a migliorare il danno?
Non sono sicura di chi tu stai parlando… ma non è certo così. Produrre nuovi neuroni non sembra la cosa migliore per il nostro organismo: in una precedente ricerca, abbiamo “forzato” le cellule ependimali a diventare neuroni dopo un trauma, ma questo non ha aiutato. Anzi, ha portato ad allodinia, una ipersensibilità che causa un maggiore dolore.
Mi stai dicendo che sebbene si chiamino “cellule staminali neuronali”, non fanno neuroni?
Li fanno! Ma come ho detto solo in vitro. Crediamo che l’ambiente della spina dorsale non favorisca la trasformazione di queste cellule in neuroni. Ma, ancora, nuovi neuroni non sono quello che vorresti: piuttosto, quello che la ricerca rigenerativa sta cercando di fare oggi, è di aiutare quelli già presenti a sopravvivere. Infatti, a causa di un fenomeno che si chiama “danno secondario”, le ferite alla spina dorsale si propagano, causando la morte di molti più oligodendrociti e nervi che non quelli causati dalla ferita principale.
Questa ferita secondaria cresce nelle settimane successive alla lesione, e molta enfasi è posta sulla ricerca per bloccare questo processo. Se lo evitassimo, già moltissimi danni funzionali alla spina dorsale sparirebbero.
Cellule ependimali lasciano il centro della spina dorsale per correre verso la zona del trauma.
credits: Hanna Sabelström
Che tu sappia, è possibile ottenere cellule staminali neuronali da altre cellule, come dalle ossa o delle cellule staminali del sangue? Dalla pelle?
Non ho mai sentito parlare di studi del genere. Le cellule che mi proponi appartengono a linee staminali diverse. Potrebbe funzionare, ma dovresti trasformarle o usare iPS [cellule staminali pluripotenti indotte ndr]. Mi pare complicato.
Perché avete deciso di usare dei topi per questi esperimenti? Non potevate studiare queste cellule con metodi alternativi?
Ottima domanda. Purtroppo non ci sono, ad oggi, test che riproducano fedelmente quello che accade durante un trauma alla spina dorsale. Il sistema è così complesso, e coinvolge così tante cellule diverse (dalla pelle ai nervi, al sistema immunitario ai vasi sanguigni) che riprodurre tutto questo in una fiasca è impossibile.
In più, come ho menzionato prima, sebbene le cellule ependimali si trasformino in nervi in vitro, in un organismo si comportano diversamente.
Qual’é il prossimo passo della ricerca, in questo senso?
Sappiamo che l’attività delle cellule staminali tende a ridursi con l’avanzare dell’età, ma non sappiamo ancora se questo sia vero anche per le cellule staminali della spina dorsale, e questo è uno dei nostri interessi.
Un altro passo da fare è studiare più nel dettaglio le cellule ependimali: esse, infatti, sono in realtà un gruppo eterogeneo con caratteristiche diverse: sebbene lavorino tutte per la ricostruzione dei nervi, alcuni sono “carpentieri”, altri “idraulici” ed alcuni “elettricisti”. Uno dei prossimi studi sarà per capire meglio chi, tra questi lavoratori, sia quello che maggiormente contribuisce alla rigenerazione, o a limitare i danni secondari.
Caratterizzare meglio le cellule ependimali significa avvicinarsi ad una cura, e rappresenterebbe una alternativa al trapianto di staminali, se la scienza riuscisse a capire come “forzare” le staminali già presenti nel nostro organismo a fare di meglio.
Una pubblicazione su Science sembra il modo perfetto per cominciare una carriera scientifica. Ma quali sono i tuoi progetti?
Adesso posso finalmente scrivere la mia tesi [sorriso soddisfatto]. Ho l’intero mondo davanti che mi aspetta dopo il dottorato, e non sono certa di rimanere nell’ambito scientifico. Ma ammetto, non potevo avere inizio migliore. Sono molto fortunata.
Disclosure su possibili conflitti di interesse: Il laboratorio di Frisén è ad un piano sopra il mio, ed ho il vizio (comune tra i ricercatori) di prendere il caffè e chiacchierare con molti membri del suo laboratorio, che studiano in un campo tanto affascinante quanto distante dal mio principale campo di ricerca.