Le cellule staminali del sangue: pioniere della ricerca sulle cellule staminali
Le cellule staminali del sangue sono state le prime cellule staminali ad essere identificate. La loro scoperta,risalente agli anni '60,ha segnato l'inizio della ricerca nell'ambito delle cellule staminali. Ad oggi,i ricercatori continuano ad imparare dalle cellule staminali del sangue,e lavorano all'identificazione di nuovi utilizzi delle stesse in ambito clinico.
Scoperte negli anni 60 del 1900, le cellule staminali del sangue (cellule staminali ematopoietiche) sono state le prime cellule staminali a essere scoperte.
Le cellule staminali del sangue risiedono principalmente nel midollo osseo e sono in grado di dare origine a tutte le cellule del sangue, incluse le cellule importanti per il sistema immunitario.
I trapianti di cellule staminali del sangue sono diventati molto comuni per trattare malattie come la leucemia, anemia e malattie autoimmuni.
Ciononostante, i trapianti di cellule staminali del sangue comportano ancora rischi significativi. Dopo il trapianto, i pazienti sono particolarmente a rischio di infezione per molte settimane. Inoltre, alcune complicazioni, come la malattia del trapianto contro l’ospite, possono essere fatali.
Per migliorare i trattamenti attuali, gli scienziati stanno studiando quale sia l’origine delle cellule staminali del sangue negli embrioni, e quali segnali controllino le cellule staminali del sangue negli adulti.
Alcuni studi stanno esaminando quali fattori inducano le cellule staminali del sangue a malfunzionare, e portino a malattie come la leucemia e l’anemia.
I ricercatori stanno sviluppando metodologie per generare in laboratorio sangue destinato alle trasfusioni, invece di doverlo ottenere da donatori e controllare che sia privo di malattie.
Per evitare problemi di compatibilità tra donatori e pazienti, e quindi il rischio di match fallimentari, i ricercatori stanno inoltre studiando come generare cellule staminali del sangue a partire da cellule staminali pluripotenti indotte.
I due principali ostacoli da superare per i trapianti di cellule staminali del sangue sono il rischio di infezione e l’incompatibilità tra pazienti e donatori. Entrambi questi ostacoli sono attualmente oggetto di intensa ricerca.
Studiare i segnali che controllano la produzione e il funzionamento delle cellule staminali del sangue è un processo lento e laborioso.
Per generare in laboratorio sangue o cellule staminali del sangue a partire da cellule staminali pluripotenti, gli scienziati devono poter controllare le cellule staminali con estrema precisione, per poter produrre consistentemente colture cellulari uniformi e di buona qualità. Questo diventa ancora più difficile quando si devono produrre cellule in larghe quantità.
Le cellule staminali del sangue sono conosciute anche come cellule staminali ematopoietiche. Come altre cellule staminali, esse sono in grado di auto-rinnovarsi, ovvero di copiarsi. Inoltre, le cellule staminali del sangue possono produrre i diversi tipi di cellule specializzate che si trovano nel sangue: sia i globuli rossi che le numerose tipologie di globuli bianchi necessarie al corretto funzionamento del sistema immunitario del nostro corpo.
Le cellule specializzate del sangue non vivono molto a lungo, e il corpo deve quindi rimpiazzarle continuamente. Le cellule staminali del sangue fanno il loro lavoro. Si trovano nel midollo osseo delle ossa lunghe, come i femori, nelle anche o nella pelvi, nelle vertebre e nelle coste della gabbia toracica. È possibile ottenere cellule staminali anche dal dal sangue cordonale e dalla placenta alla nascita.
Le cellule staminali del sangue devono produrre il giusto numero di cellule di ogni tipo per mantenere il corpo in salute. Si tratta di un processo attentamente controllatto. Quando qualcosa va storto il risultato può essere una malattia del sangue, come la leucemia o l'anemia.
Le cellule staminali del sangue sono già ampiamente utilizzate nel trattamento di malattie di questo tipo. Secondo un sondaggio del 2008, in Europa più di 26.000 pazienti all'anno vengono trattati con cellule staminali del sangue.
- I trapianti di midollo osseo sono trapianti di cellule staminali. Questo tipo di trapianti può essere usato nel trattamento di pazienti con malattie del sangue come le leucemie, i linfomi o il mieloma multiplo. In seguito ad alte dosi di chemioterapia o radioterapia, le cellule staminali del sangue del paziente stesso sono distrutte. Cellule staminali del sangue sane sono quindi prelevate da un donatore e trapiantate nel paziente. Le cellule staminali del sangue provenienti dal donatore possono così prendere il controllo della produzione di cellule del sangue nel paziente.
- È possibile ottenere cellule staminali del sangue anche dal flusso sanguigno. Determinate proteine vengono usate per stimolare lo spostamento delle cellule staminali dal midollo osseo al flusso sanguigno, in modo da consentire l'isolamento di un numero di cellule sufficiente per un trapianto. Questo tipo di cellule sono più comunemente usate nel trattamento di tumori come le leucemie ed i linfomi.
- Le cellule staminali del sangue possono essere isolate dal cordone ombelicale dopo la nascita. Queste cellule possono essere usate nel trattamento di bambini affetti da alcune malattie, quali leucemia, immunodeficienze congenite, anemie o anemia falciforme. I ricercatori sono attualmente alla ricerca di metodi per aumentare il numero di cellule staminali che si riescono ad ottenere dal sangue cordonale, in modo da poter usare queste ultime, regolarmente, anche nel trattamento di pazienti adulti.
Gli scienziati stanno ancora imparando come le cellule staminali del sangue si sviluppino nell'embrione, come esse siano cotrollate nel corpo adulto e cosa sia ad andare storto in certi tipi di malattie del sangue. Stanno anche usando le conoscenze ad oggi disponibili per cercere di trovare nuovi trattamenti per i pazienti. Un trapianto di midollo osseo è possibile solo se è disponibile un donatore compatibile. Paziente e donatore devono essere abbinati con estrema attenzione allo scopo di evitare il rigetto del trapianto ad opera del sistema immunitario. Anche quando è possibile trovare un donatore compatibile, un minimo rischio di rigetto permane. Nel caso del cordore ombelicale, invece, l'appaiamento con il paziente può essere un po' meno preciso; tuttavia il cordone ombelicale non contiene abbastanza cellule staminali per consentire il trattamento di un adulto. E' quindi necessario trovare delle alternative.
I ricercatori stanno cercando il modo di produrre grandi quantità di cellule staminali in laboratorio. Stanno anche lavorando alla messa a punto di tecniche che permettano la crescita di cellule specializzate a partire da cellule staminali del sangue, per poter, ad esempio, produrre globuli rossi per la trasfusione di sangue.
Globuli rossi da cellule staminali pluripotenti
I globuli rossi trasportano ossigeno attraverso il corpo. Nei pazienti che perdono molto sangue quest'ultimo deve essere rimpiazzato immediatamente. I donatori di sangue, tuttavia, non sono abbastanza per poter soddisfare le necessita' del paziente e, per questo motivo, i ricercatori stanno cercando soluzioni alternative. Dal momento che le cellule staminali pluripotenti possiedono la capacità di produrre qualsiasi tipo cellulare del corpo, potrebbero potenzialmente rappresentare una risorsa illimitata di globuli rossi. La produzione di piccole quantità di globuli rossi da cellule staminali pluripotenti in laboratorio è già possibile. A questo punto, la vera sfida è quella di sviluppare tecniche che permettano la produzione della quantità assai maggiore di globuli rossi richiesti a scopo trasfusionale.
Crescere cellule staminali del sangue in laboratorio
I globuli rossi, come altre cellule mature, sono cellule a vita breve e specializzate nello svolgimento di un particolare lavoro. Per poter curare a lungo termine una malattia, i medici devono poter trapiantare qualcosa che continui a produrre cellule del sangue per tutto il corso della vita del paziente: le cellule staminali del sangue. Gli scienziati sono alla ricerca di metodi che permettano di coltivare una fonte illimitata di cellule staminali del sangue. Una possibilità potrebbe essere quella di estrarre cellule staminali dal midollo osseo per crescere e moltiplicare queste ultime in laboratorio. Alcuni ricercatori stanno inoltre cercando di produrre cellule staminali del sangue da cellule staminali embrionali o cellule staminali pluripotenti indotte, IPS (dall'inglese Induced Pluripotent Stem Cells). Le cellule IPs potrebbero essere ottenute dalla pelle del paziente stesso ed essere usate per produrre celllule staminali del sangue. In questo modo si supererebbe il problema del rigetto da parte dl sistema immunitario.
Questa scheda informativa è stata creata da Christèle Gonneau.
Revisionata nel 2014 da Lesley Forrester e Cristina Pina.
Revisionata nel 2018 da Lesley Forrester.
L'immagine di testa delle cellule del sangue è ad opera di Anne Weston/Wellcome Images. La fotografia delle cellule staminali è stata riprodotta con il permesso di Taoudi et al. (2005) "Progressive divergence of definitive haematopoietic stem cells from the endothelial compartment does not depend on contact with the foetal liver",Development 132: 4179- 4191. Tutte le altre immagini sono una gentile cortesia di Joanne Mountford dell'Università di Glasgow.