Cosa sono le cellule staminali? Una spiegazione scientifica (parte prima)

Di Davide Colli

Da qualche anno in Italia, su buona parte degli organi di informazione, si è fatto un gran parlare delle cosiddette “cellule staminali” e si è assistito agli scontri tra due contrapposti schieramenti: quello a favore di un loro utilizzo in campo medico e di ricerca, e quello che si opponeva a tale utilizzo, avanzando motivazioni di carattere etico e/o religioso.

Ma, da un punto di vista esclusivamente scientifico, cosa sono queste cellule staminali?

A causa dei dibattiti degli scorsi anni, spesso mossi a partire da basi ideologiche, si è trascurato di spiegare questo fondamentale punto, molto utile per mettere a fuoco gli argomenti del dibattito in corso e soprattutto per assumere una propria posizione, al di là di tutti i pregiudizi.

L’etimologia della parola “staminali” affonda le proprie radici nell’antichità, precisamente all’interno della cultura greca, dove il termine stamis veniva usato in ambito navale per indicare il montante della nave; per i latini invece il termine stamen definiva il filo del tracciato che compone il tessuto. Successivamente, il termine stem passò nella lingua inglese con il significato di ceppo, stelo o radice. È evidente che alla base di queste tre differenti parole sta l’idea di un qualcosa che costituisce la spina dorsale di una struttura.

Dal punto di vista biologico le staminali sono quindi cellule primitive, ossia non ancora specializzate.

Il fatto che le rende fondamentali per la vita è dovuto perciò a due fondamentali proprietà che esse possiedono:

  • capacità di autorinnovarsi: sono in grado cioè di rinnovare se stesse attraverso la divisione cellulare. Quando una cellula staminale si divide, ogni cellula figlia ha due possibilità: o rimanere staminale oppure diventare una cellula specializzata (se entrambe diventassero specializzate, la dispensa di staminali finirebbe subito!). Per spiegare questa capacità, si parla di divisione simmetrica e asimmetrica: nel primo caso da una cellule staminale si formano due cellule staminali; nel secondo caso da una cellula staminale si formano una cellula staminale e una cellula che inizia un processo di differenziazione che la porterà a diventare cellula specializzata, come è spiegato meglio subito sotto.
  • capacità di specializzarsi: diventare cioè cellule di tessuti o organi con funzioni specifiche. Questa capacità viene definita potenza e può esprimersi a diversi livelli: totipotenza, livello massimo per cui da una cellula posso ricavare un intero organismo; pluripotenza, se la cellula può specializzarsi in tutte le cellule dell’organismo; multipotenza, se può dar vita a solo una parte delle cellule; unipotenza, se la cellula può maturare in una sola specie cellulare.

Andando più nello specifico, nel momento in cui la cellula sessuale maschile (spermatozoo) incontra la cellula sessuale femminile (cellula uovo), tra le due avviene una fusione in un’unica cellula, detta zigote. Lo zigote è la cellula staminale per eccellenza, quella totipotente, in grado di dare origine ad un organismo completo. La totipotenza si conserva fino alla terza divisone cellulare dello zigote, cioè fino a 8 cellule chiamate blastomeri. In altre parole, se fosse possibile separare queste 8 cellule, potrebbero generarsi 8 individui identici. Dopo una settimana dalla fecondazione, l’embrione si trova in uno stadio detto blastocisti: in questo stadio sono presenti le cellule staminali pluripotenti, che come detto possono dare origine a tutti i vari tipi di cellule specializzate dell’organismo, ma non di formare un nuovo organismo. Al termine della seconda settimana di fecondazione, nell’embrione iniziano a formarsi i foglietti embrionali, vale a dire tre strati di cellule distinte, ognuna delle quali ha un destino già segnato. Lo strato superficiale, chiamato ectoderma, è formato dalle cellule che andranno a formare il sistema nervoso, la pelle e gli occhi; il foglietto interno, chiamato endoderma, è formato dalle cellule che si specializzeranno per formare il rivestimento interno del tubo digerente e di molti organi come polmoni, fegato, vescica e uretra; il mesoderma è invece il foglietto intermedio tra i due e dà origine ai muscoli, alle ossa, al tessuto connettivo, al sangue, agli organi dell’apparato riproduttivo e dell’apparato escretore. A questo stadio le cellule staminali hanno acquisito tratti di specificità, cioè la capacità di scegliere in che tipo di cellula trasformarsi è più limitata rispetto alle cellule staminali dei blastocisti. Queste cellule staminali sono definite multipotenti. Un classico esempio di cellula multipotentie è la cellula staminale emapoietica situata nel midollo osseo: da queste cellule si generano ogni giorno milioni di cellule del sangue come globuli rossi, globuli bianchi, piastrine, macrofagi e linfociti. Infine ci sono le cellule staminali che possono trasformarsi unicamente in un unico tipo di cellula e perciò vengono dette unipotenti. Queste si trovano solo nell’organismo adulto e sono numerose nei tessuti che necessitano di un ritmo elevato di ricambio cellulare, come ad esempio pelle e intestino.

Le cellule staminali sono quindi una sorta di “cellule-jolly” dell’organismo, perché la loro capacità di dare origine a cellule differenti è essenziale per riparare tessuti e organi danneggiati, e quindi per mantenere gli individui in salute

Purtroppo, con il passare del tempo la capacità di autoinnovarsi delle cellule staminali viene sempre più meno, con il conseguente invecchiamento e perdita di efficienza di organi e tessuti degli organismi.

È a questo punto che entra in gioco la ricerca scientifica: se si riuscisse a riprodurre questo processo di auto-innovazione in laboratorio, eliminando quindi la perdita di efficienza che si trova allo stato naturale, le prospettive sarebbero grandiose; per fare un esempio su tutti, si farebbero passi in avanti nella lotta contro diversi tipi di tumore.

Ma dell’uso che si può fare delle cellule staminali, e del dibattito sull’eticità del loro utilizzo, si parlerà dettagliatamente nei prossimi articoli.

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