Scoperto come conservare le cellule staminali umane

Identificato per la prima volta il “conservante” delle cellule staminali pluripotenti  indotte (iPS). Si tratta di un gene,  ZNF398, che mantiene in buona salute le iPS per un certo periodo di tempo prima che queste vengano riprogrammate per differenziarsi in altre cellule. Lo studio finanziato dalla Fondazione Armenise Harvard è condotto da un gruppo di giovani ricercatori, tutti under quaranta, guidato da Graziano Martello dell’Università di Padova, Dipartimento di Medicina Molecolare, in collaborazione con l’Università di Torino. Per essere conservate, le cellule staminali vengono generalmente congelate, ma, una volta riportate a temperatura idonea, è importante mantenerle in modo stabileprima di farle differenziare nelle cellule desiderate, ad esempio in neuroni. Da sempre, per conservare le cellule staminali scongelate i ricercatori hanno aggiunto una proteina chiamata TGF-beta (fattore di crescita trasformante beta), che impedisce alla cellule di differenziarsi. Ma, anche se sempre usato,  non si era capito come funzionava esattamente questo processo di conservazione delle staminali. Almeno fino a quando non è stato pubblicato dal gruppo di Graziano Martello il nuovo studio pubblicato su Nature Communications: si è, infatti, capito che quando viene somministrata TGF-beta, questa molecola attiva il gene ZNF398 che mantiene le cellule staminali pluripotenti e le conserva come tali inibendo la differenzazione.

“Questa scoperta è frutto di cinque anni di lavoro – spiega Graziano Martello – e il gene che abbiamo identificato è quello che da solo permette di mantenere le staminali indifferenziate. Per scovarlo abbiamo confrontato il comportamento delle cellule staminali in presenza o assenza della proteina TGF-beta e abbiamo isolato i primi geni che nelle staminali sembravano essere influenzati da questa proteina. Il nostro studio non servirà a una specifica malattia – continua Martello – ma avrà un impatto su tutte le patologie che oggi vengono studiate grazie alle cellule staminali pluripotenti. Fino a dieci anni fa erano pochi i laboratori in tutto il mondo che lavoravano su queste cellule, oggi un grandissimo numero di progetti di ricerca si basa proprio sulle staminali. Questa scoperta aiuterà a conservare meglio le cellule staminali pluripotenti e controllarne bene la differenziazione, offrendo uno strumento potente e estremamente affidabile”.

Il metodo utilizzato dal gruppo di Martello è la cosiddetta microfluidica, una tecnologia sviluppata da Nicola Elvassore del Dipartimento di Ingegneria Industriale, che permette di coltivare le cellule in piccoli tubi di silicone biocompatibile e che recentemente ha permesso ai ricercatori padovani di generare per la prima volta cellule staminali pluripotenti “primitive”,  simili a quelle degli embrioni,  a partire da cellule. I ricercatori hanno cominciato la loro ricerca su un campione di 4000 geni, che si sono poi ridotti a 15 e che sono stati provati sperimentalmente uno ad uno. “Per ciascun gene – spiegano Irene Zorza e Marco Pellegrini,  Laboratorio di Biologia delle cellule staminali pluripotenti dell’Università di Padova –  sono serviti circa due mesi di lavoro e quindi la fase di test è durata in tutto quasi due anni. Alla fine degli esperimenti non avevamo più dubbi: ZNF398 era il gene che cercavamo. Questa scoperta permetterà a molti laboratori in tutto il mondo di migliorare il loro processo di mantenimento delle staminali umane una volta scongelate”.

I risultati validati dallo studio pubblicato valgono anche nell’ambito della riprogrammazione delle staminali. “Abbiamo provato a generare iPS disattivando il gene ZNF398: in questo caso le staminali non si formavano correttamente -sottolinea Graziano Martello. È stato chiaro, dunque, che la riprogrammazione delle staminali richiede l’attività del gene ZNF398 per funzionare con successo. Questo risultato – aggiunge –  avrà applicazioni per tutti i laboratori che utilizzano cellule staminali a scopi terapeutici: se si vogliono produrre cellule staminali nuove per una determinata malattia  è essenziale che il gene ZNF398 sia attivato per essere certi dell’effettivo funzionamento delle iPS. La nostra scoperta fornisce, dunque, informazioni cruciali per trovare le staminali giuste e mantenerle correttamente”.

Rita Lena

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