“La Singola Cellula Isolata Della Pelle Del Topo Può Generare una Varietà Di Tessuti Epidermici”
I ricercatori all’istituto medico di Howard Hughes all’università di Rockefeller hanno isolato le cellule staminali dalla pelle di un topo ed hanno
dimostrato, per la prima volta, che una cellula staminale specifica può rinnovarsi in laboratorio ed essere utilizzata in innesti per produrre pelle,
capelli e ghiandole sebacee.
Lo studio, pubblicato il 3 Settembre dal giornale Cell, dimostra per la prima volta non soltanto le molteplici proprietà delle cellule staminali, ma fa ben sperare per future possibili applicazioni di queste tecniche per il trattamento delle affezioni dei capelli e della pelle, afferma il ricercatore
a capo dello studio, Elaine Fuchs, Ph.D., professore e capo del laboratorio di biologia e sviluppo delle cellule di mammiferi a Rockefeller e ricercatore al HHMI. Fuchs inoltre è membro del Robert e Harriet Heilbrunn Center per la ricerca sulle cellule staminali a Rockefeller.
“Questo è primo lavoro che indica che una singola cellula staminale della pelle può generare sia l’epidermide che i capelli, anche dopo la coltura in laboratorio,” afferma Fuchs. “il potenziale di queste cellule staminali è molto emozionante.”
In futuro, afferma Fuchs, potrà essere possibile esaminare se le cellule umane della pelle potranno essere spinte a svilupparsi in altre cellule epiteliali, quali la cornea dell’occhio o lo smalto dentario, o persino tipi differenti di tessuti. “Il mio interesse è sempre stato quello di capire la biologia con un occhio verso eventuali applicazioni cliniche. Finora, questo studio ha fornito alcune delle risposte di cui avremo bisogno per rendere possibile tutto ciò.”
Una possibile applicazione dei risultati è verificare se questi metodi possono essere adattati per isolare le cellule staminali dei capelli umani per i trattamenti futuri contro la calvizie. In questo studio, il gruppo di ricercatori di Fuchs sono riusciti ad isolare le cellule staminali dai topi
normali, innestarle sul dorso di un topo senza peli e generare lo sviluppo di peli folti, e di nuove ghiandole sebacee per i peli e la pelle.
Contrariamente ai metodi recenti pubblicati all’inizio di quest’anno dai ricercatori di Fuchs al Rockefeller e dal gruppo di George Cotsarelis
all’università di Pennsylvania, questa nuova metodologia per l’isolamento delle cellule staminali della pelle non richiede la manipolazione
genetica. “Ciò apre la strada per l’applicazione di questo metodo all’isolamento delle cellule umane,” spiega Fuchs.
I risultati rappresentano il culmine di anni di lavoro nel laboratorio di Fuchs sulla scienza dello sviluppo della pelle e dei capelli. Questa scoperta ha dato molti segni di garanzia di successo, tra cui la creazione di un topo transgenico con sviluppo di peli molto spessi, l’identificazione dei segnali che sono necessari per lo sviluppo dei peli e l’isolamento e la definizione delle cellule da una regione del follicolo pilifero che i ricercatori
ritengono possa essere la sede delle cellule staminali.
Poiché sono così potenti e così poche, le cellule staminali sono usate con parsimonia dal corpo e sono conservate in nicchie protette. Nella pelle, cellule ritenute staminali in quanto si sono divise raramente sono state trovate dai ricercatori in un rigonfiamento molto piccolo a metà del fusto di un capello.
Quest’anno, i ricercatori nel laboratorio di Fuchs hanno segnalato al giornale Science un metodo per etichettare queste cellule “dal ciclo lento” con un indicatore fluorescente e hanno osservato il loro percorso dalla loro sede verso il bulbo pilifero per formare un nuovo pelo o verso la pelle per creare nuova epidermide, fornendo così ulteriore prova all’idea che queste fossero effettivamente cellule staminali.
Ma i ricercatori non hanno saputo individuare se i capelli e la pelle risultassero da una cellula matrice — una cellula staminale “pluripotente” che può trasformarsi in un certo numero di tipi del tessuto — o da due tipi di cellule staminali “monopotenti” che sono destinate essere un singolo tessuto.
“Ci sono prove sempre più evidenti che esistono delle cellule in grado di rigenerare l’epidermide dopo le ferite e che possono rigenerare i follicoli piliferi nel normale ciclo vitale del capello, ma non era chiaro se questo era dovuto all’azione di una cellula staminale o di cellule differenti,” continua Fuchs.
Negli studi scientifici attuali, i ricercatori di Fuchs segnalano un nuovo sistema per isolare queste cellule che evita l’esigenza di manipolazioni
genetiche sui topi e quindi può renderla applicabile in futuro per isolare e studiare le cellule staminali dell’epidermide umana. La diversa strategia è stata sviluppata dai ricercatori dell’Università Rockefeller Cedric Blanpain, M.d., Ph.D. e William Lowry, Ph.D. Entrambi sono primi co-autori degli studi pubblicati su Cell. Lisa Polack esperta in studi su animali e Andrea Geoghegan un allievo laureato, hanno contribuito alla ricerca.
“Abbiamo scoperto che la superficie delle cellule staminali della pelle era diversa dalle altre cellule della pelle, il che ci ha consentito di usare due anticorpi diversi per isolarle dalle altre cellule,” afferma Lowry. “Nessuno in precedenza era riuscito a isolare le cellule staminali dal follicolo pilifero in questo modo.”
In una coltura di elementi nutritivi, le cellule hanno cominciato ad “auto-rinnovarsi,” o a moltiplicarsi. I ricercatori si sono resi conto che una volta che queste cellule venivano liberate dalla loro sede, erano libere di dividersi. Un ulteriore esperimento ha condotto all’identificazione di due fattori di crescita, definiti come Bmp6 e FGF18, che sono espressi specificamente nel bulge e prevengono la divisione delle cellule staminali in vitro. “Nella loro sede originaria, questi fattori potrebbero contribuire a mantenere le cellule staminali in uno stato di attesa– un ambiente che
inibisce lo sviluppo — ed ecco perché queste cellule sono state definite a ciclo lento,” afferma Lowry.
Dopo l’espansione di una cellula staminale isolata e clonata vari milioni di volte, i ricercatori hanno innestato le cellule sopra alla parte posteriore di un topo glabro ed hanno dimostrato che le cellule innestate, interamente derivate da una singola cellula staminale, hanno creato nuovi peli, pelle e ghiandole sebacee, che producono il sebo per lubrificare i capelli.
Ma i ricercatori non si sono fermati lì. Hanno usato l’espressione gene micromatrice per determinare se i geni prodotti dalle loro cellule staminali fossero prodotti anche da altri tipi conosciuti di cellule staminali – del sangue, embrionali e di neuroni.
“Abbiamo trovato più di 50 geni che sono attivati da tutte le cellule staminali che il nostro gruppo ed altri gruppi hanno analizzato finora,” dice
Blanpain. “questi geni probabilmente rappresentano la “staminalità”-cioè la capacità di mantenersi uguali a se stessi o di differenziarsi — e questo è molto interessante perché suggerisce che diverse cellule staminali del corpo hanno alcune somiglianze.”
Poiché gli stessi indicatori delle cellule usati nell’esperimento sui topi si crede possano essere trovati in cellule staminali umane del follicolo, Fuchs spera che tecniche simili possano essere usate per isolare le cellule staminali umane della pelle. Se l’esperimento avrà successo, le cellule umane potranno essere moltiplicate in laboratorio e innestate su topi geneticamente modificati per minimizzare il rigetto, per vedere se si svilupperanno nuovi capelli e tessuti epidermici.
Parte del centro Robert e Harriet Heilbrunn per la ricerca sulle cellule staminali che è stato fondato nell’agosto del 2004 a Rockefeller, il
laboratorio del Fuchs è uno dei sei che si trovano nella città universitaria di Rockefeller e che conducono ricerche sulle cellule staminali embrionali, le staminali dei neuroni e della pelle derivati dai topi, colture in laboratorio di cellule staminali epidermiche dell’adulto umano e staminali embrionali umane. Per maggiori informazioni informazioni, rivolgersi al:
http://www.rockefeller.edu/pubinfo/080304.php
La ricerca è stata sostenuta, in parte, dall’istituto medico di Howard Hughes e dagli istituti nazionali di salute.
