39.11: Coltura di cellule staminali

La ricerca sulle cellule staminali mira a trovare modi per utilizzare le cellule staminali per rigenerare e riparare i danni cellulari. Nel corso del tempo, la maggior parte delle cellule adulte subisce l’usura dovuta all’invecchiamento e perde la capacità di dividersi e ripararsi. Le cellule staminali non mostrano una morfologia o funzione particolare. Le cellule staminali adulte, che esistono come un piccolo sottoinsieme di cellule nella maggior parte dei tessuti, continuano a dividersi e possono differenziarsi in un numero di cellule specializzate generalmente formate da quel tessuto. Queste cellule consentono al corpo di rinnovare e riparare i tessuti corporei.

I meccanismi che inducono una cellula non differenziata a diventare una cellula specializzata sono poco conosciuti. In un ambiente di laboratorio, è possibile indurre le cellule staminali a differenziarsi in cellule specializzate modificando le condizioni fisiche e chimiche di crescita. Diverse fonti di cellule staminali vengono utilizzate sperimentalmente e sono classificate in base alla loro origine e al potenziale di differenziazione. Le cellule staminali embrionali umane (hESC) vengono estratte dagli embrioni e sono pluripotenti. Le cellule staminali adulte presenti in molti organi e tessuti differenziati, come il midollo osseo e la pelle, sono multipotenti, essendo limitate nella differenziazione ai tipi di cellule presenti in quei tessuti.

Anche le cellule staminali isolate dal sangue del cordone ombelicale sono multipotenti, così come le cellule dei denti decidui (denti da latte). I ricercatori hanno recentemente sviluppato cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) da cellule staminali adulte di topo e umane. Queste cellule sono cellule adulte multipotenti geneticamente riprogrammate che funzionano come cellule staminali embrionali; sono in grado di generare cellule caratteristiche di tutti e tre gli strati germinali.

Grazie alla loro capacità di dividersi e differenziarsi in cellule specializzate, le cellule staminali offrono un potenziale trattamento per malattie come il diabete e le malattie cardiache. La terapia cellulare si riferisce al trattamento in cui le cellule staminali indotte a differenziarsi in un piatto di crescita vengono iniettate in un paziente per riparare cellule o tessuti danneggiati o distrutti. Molti ostacoli devono essere superati per l’applicazione della terapia cellulare. Sebbene le cellule staminali embrionali abbiano una gamma quasi illimitata di potenziale di differenziazione, sono viste come estranee dal sistema immunitario del paziente e possono innescare il rigetto. Inoltre, la distruzione di embrioni per isolare cellule staminali embrionali solleva notevoli questioni etiche e giuridiche.

Al contrario, le cellule staminali adulte isolate da un paziente non sono viste come estranee dall’organismo, ma hanno un campo di differenziazione limitato. Alcuni individui conservano il sangue del cordone o i denti decidui del loro bambino, conservando quelle fonti di cellule staminali per un uso futuro, nel caso in cui il loro bambino ne avesse bisogno. Le cellule staminali pluripotenti indotte sono considerate un progresso promettente nel campo perché il loro utilizzo evita le trappole legali, etiche e immunologiche delle cellule staminali embrionali.

Questo testo è adattato da openstax Anatomy and physiology 2e, Section 3.6: Cell differentiation.

La coltura di cellule staminali è il processo di crescita di cellule staminali in vitro in condizioni ottimali.

Le cellule staminali hanno una vasta gamma di applicazioni mediche come la rigenerazione di tessuti e organi.

I campioni di cellule staminali vengono solitamente estratti da tessuti adulti o embrionali.

Questi campioni vengono quindi trasferiti in piastre di coltura in plastica rivestite con uno strato di alimentazione costituito da cellule di fibroblasti embrionali di topo inattivate, che forniscono le interazioni intercellulari e i nutrienti necessari; e prevenire la differenziazione spontanea delle cellule staminali.

La piastra di coltura è integrata con terreni contenenti principalmente ormoni della crescita e nutrienti essenziali. Nutre le cellule staminali per dividerle e diffonderle sulla piastra di coltura, formando colonie.

Una volta cresciute fino alle dimensioni richieste, queste colonie vengono rimosse delicatamente e sottoposte al passaggio, dove vengono ulteriormente ripiagate o sottocoltivate più volte per stabilire una linea cellulare pura e in continua crescita.

Una linea cellulare consolidata può dare origine a milioni di cellule staminali in vitro. Quindi, un lotto di queste cellule staminali coltivate può essere congelato per un uso futuro.