Colture di cellule staminali
Le cellule staminali hanno la capacità unica di autorinnovarsi o differenziarsi in vari tipi cellule in risposta a segnali appropriati. Queste proprietà forniscono capacità uniche di riparazione, sostituzione e rigenerazione dei tessuti, che ne fanno un prezioso strumento per la ricerca nella medicina rigenerativa e nelle terapie basate su staminali.
Tipi di cellule staminali e loro caratteristiche
- Hanno capacità di autorinnovamento illimitate
- Sono cellule non differenziate con funzioni non specializzate
- Se poste nelle giuste condizioni possono differenziarsi in tipi cellulari specifici. Le cellule staminali sono essenzialmente distinte in cellule staminali multipotenti o pluripotenti.
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Le cellule staminali multipotenti includono cellule staminali adulte in grado di auto-rinnovarsi o differenziarsi in tipi cellulari specializzati di uno specifico tessuto. Esempi sono le cellule staminali ematopoietiche (HSC), in grado di differenziarsi nelle varie cellule del sangue, le cellule staminali mesenchimali (MSC) che si differenziano in osteoblasti, miociti, condrociti e adipociti e le cellule staminali neurali (NSC) che si differenziano in neuroni, astrociti e oligodendrociti.
Le cellule staminali pluripotenti possono differenziarsi in qualsiasi linea cellulare. Sono classificate in base al tessuto di origine in cellule staminali embrionali (ESC), cellule staminali perinatali e cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC). Le ESC derivano da embrioni e possono dividersi indefinitamente in una coltura di cellule staminali in vitro. Le cellule staminali perinatali derivano dal sangue ottenuto da tessuto ombelicale o dalla placenta e sono le cellule staminali pluripotenti più utilizzate. La conservazione del sangue ottenuto dal cordone ombelicale alla nascita è sempre più accettata come opzione per il trattamento di patologie che potrebbero verificarsi in seguito nella vita dell’individuo. Le iPSC sono cellule adulte che vengono riprogrammate o indotte a comportarsi come ESC. Il significativo vantaggio offerto dall’utilizzo di iPSC nelle applicazioni mediche è costituito dalla ridotta possibilità di rigetto del trapianto, in quanto le cellule derivano dai tessuti del paziente stesso.
Applicazioni della ricerca sulle cellule staminali
Grazie alla loro capacità di autorinnovarsi e differenziarsi in tipi cellulari maturi, le cellule staminali rappresentano un settore attivo e in crescita nella ricerca di base e nella ricerca clinica. Le attuali applicazioni cliniche delle cellule staminali includono il trattamento di malattie neurologiche e cardiovascolari, malattie autoimmuni, cancro, guarigione delle ferite, modelli di malattie e screening di farmaci. Le tecnologie di editing genetico scoperte di recente, come la tecnologia CRISPR, possono dare un grande contributo alla ricerca sulle cellule staminali e rappresentano una grande speranza per il trattamento di patologie complesse.
Nozioni di base sulla coltura di cellule staminali
La coltura delle cellule staminali in laboratorio necessita di terreni di coltura di elevata qualità appositi e di specifiche competenze tecniche. Condizioni di coltura subottimali possono facilmente portare a differenziazione o senescenza cellulare indesiderate. La differenziazione delle cellule staminali è innescata in vivo da diversi fattori, alcuni dei quali possono essere replicati nella coltura in vitro. Alcune linee di cellule staminali sono immortali e possono essere coltivate a tempo indeterminato, è quindi fondamentale selezionare il tipo di cellule staminali adatto per l’applicazione di ricerca desiderata.
I recenti progressi ottenuti nel campo delle cellule staminali sono dovuti all'avvento della tecnologia di modifica del genoma CRISPR e alle tecniche di coltura cellulare 3D. Protocolli avanzati, come quelli che generano organoidi a partire dalle iPSC, hanno fornito agli scienziati modelli in vitro più predittivi.
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