Le cellule staminali emopoietiche sono le cellule che hanno il compito di formare le cellule del sangue (emopoiesi) per sostituire quelle che muoiono naturalmente e terminano la loro funzione. La vita media di queste cellule varia:

• gli eritrociti vivono circa 120 giorni;
• i granulociti 12-13 ore;
• i trombociti 9-12 giorni;
• i linfociti B 10-20 giorni;
• i linfociti T alcuni giorni;

Questa continua sostituzioni avviene tramite tre tipi di processi di formazione:

• Eritropoiesi, formazione degli eritrociti;
• Leucocitopoiesi, formazione dei leucociti;
  Trombopoiesi, formazione dei trombociti;

Queste cellule si trovano soprattutto nel midollo osseo contenuto nelle lacune dell'osso spugnoso di vari segmenti scheletrici (vertebre, coste, sterno, ossa del bacino, cranio e parti distali delle ossa lunghe), nel sangue del cordone ombelicale e nel sangue periferico. La loro estrazione però ha metodi differenti in base alla loro locazione e alla percentuale in cui sono presenti (nel midollo 1-3%, nel sangue periferico 0,01-0,1%, cordone ombelicale 0,1-0,5%).

Midollo osseo

Il prelievo di midollo osseo avviene mediante ripetute punture delle creste iliache (ossa del bacino); trattandosi di punture ossee il prelievo avviene in anestesia generale, oppure quella di tipo epidurale, mediante puntura lombare. Il prelievo dura in genere, poco più di un'ora; la quantità di sangue midollare che viene prelevata varia in rapporto al volume corporeo del ricevente, ma è di norma compresa fra i 700 e i 1000 ml, ciò non comporta alcun danno o menomazione al donatore. All'uscita dalla sala operatoria si preferisce tenere il donatore sotto controllo per 12-24 ore. Al risveglio, egli avrà un lieve dolore nella zona del prelievo, che già all'uscita dall'ospedale si trasforma generalmente in un indolenzimento che sparisce in pochi giorni e facilmente controllabile con analgesici comuni. Durante il prelievo di midollo, viene di solito trasfusa al donatore, una o due unità di sangue, precedentemente prelevate al donatore stesso, circa una o due settimana prima della data fissata per l'espianto; questo perché, da una parte, consente di bilanciare il volume di sangue circolante, dall'altra garantisce al donatore l'assenza dei rischi di infezione da trasfusione.

Cordone ombelicale

Qui la concentrazione di cellule staminali è molto alta. Il prelievo e la raccolta sono molto semplici e non presentano rischi. Il sangue presente nel cordone ombelicale viene raccolto una volta terminate le procedure per il parto.
Fino a pochi anni fa, il sangue del cordone ombelicale veniva gettato via, con tutto il cordone. Oggi molti genitori decidono di raccoglierlo e conservarlo.

Procedimento Illustrato

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Sangue periferico

Le cellule emopoietiche, come già citato, si trovano anche nel sangue periferico, ma in basse quantità. Per questo motivo viene somministrato al paziente il fattore di crescita G-CSF (Growth-Colony Stimulating Factor) con lo scopo di stimolare la produzione di cellule emopoietiche nel midollo osseo e successivamente facilitarne il trasferimento all'interno del sangue periferico. Questa procedura può comportare lievi disturbi quali febbre, cefalea, dolori ossei al bacino, schiena e arti, senso di affaticamento e perdita dell'appetito che possono essere alleviati da comuni antidolorifici. Solitamente in un soggetto sano, i risultati del trattamento con G-CSF si presentano dopo 4-5 giorni e a questo punto si può procedere col prelievo. La procedure viene eseguita utilizzando un separatore cellulare che consente di separare le cellule staminali emopoietiche dalle altre cellule ematiche. Il sangue del paziente viene centrifugato dalla macchina, isolando così le cellule staminali, e viene successivamente reimmesso in circolo. L'operazione può richiedere diverse ore.

Prelievo cellule mesenchimali (MSC)

Le cellule staminali mesenchimali sono cellule staminali multipotenti che possono differenziarsi principalmente in tre tipologie:

• Osteoblasti, cellule dell'osso;
• Adipociti, cellule dell'adipe;
• Condrociti, cellule della cartilagine.

Le MSC si trovano soprattutto nell'adipe e nel liquido amniotico, ma è possibile individuarle anche nel midollo osseo.

Tessuto adiposo

Le cellule mesenchimali presenti nell'adipe vengono prelevate attraverso una semplice liposuzione, bastano infatti solo 10ml di tessuto. Le MSC vengono successivamente separate e trattate per consentirne la proliferazione e infine vengono congelate per essere conservate.

Liquido amniotico

Per il prelievo delle cellule mesenchimali dal liquido amniotico sono necessari solo 3 millilitri di liquido. Questa quantità viene prelevata durante l'amniocentesi e inviati ad un laboratorio che separa le cellule staminali e poi le congela con vapori di azoto.

Cellule staminali pluripotenti indotte (iPS)

Uno studio giapponese del 2007 condotto da ricercatori dell'università di Kyoto ha dimostrato che è possibile la dedifferenzione delle cellule. La ricerca è stata condotta in particolare su fibroblasti umani adulti (HDF) provenienti dal derma facciale di un soggetto femminile di razza caucasica di 36 anni. Utilizzando un retrovirus queste cellule sono state indotte a produrre 4 proteine ( Oct3/4, Sox2, c-Myc e Klf4) che hanno fatto regredire la cellula in circa 2 settimane fino a uno stato simile alle cellule staminali embrionali umane (hES). Delle cellule non dedifferenziatesi fino a questo stato non ne è ancora stata determinata la natura. Queste cellule sono state battezzate come "Cellule staminali pluripotenti indotte (iPS)". 
Il campione di iPS è stato poi diviso in 2 terreni: uno progettato per la crescita di cellule neurali; il secondo per la crescita di cellule cardiache.

Crescita delle cellule neurali

Dopo 2 settimane dalla semina, un'analisi di immunofluorescenza ha riscontrato la presenza di tirosina idrossilasi (TH) e βIII tubulina, proteine precursori delle cellule neurali.
Inoltre l'esame del DNA (RT-PCR) ha rilevato che le cellule neurale prodotte sono neuroni dopaminergici la cui mancanza determina l'insorgere di una grave patologia quale il morbo di Parkinson. Ciò ha dimostrato che le iPS rappresenterebbero quindi una possibile cura per questa malattia che colpisce ogni anno dalle 8.000 alle 12.000 persone solo in Italia.

Crescita delle cellule cardiache

Dopo 20 giorni dalla semina, un'analisi all'RT-PCR ha mostrato la presenza di miociti cardiaci. Queste cellule rappresenterebbero la cura per molte patologie miocardiche come l'infarto.

Esperimento in vivo

Sono state immesse iPS in cavie di topo immunodeficienti. A 9 settimane dall'iniezioni si è riscontrata la formazione di un tumore. All'esame istologico è emerso che il tumore conteneva vari tipi di tessuti tra cui cellule di muscolo striato, cartilagine, tessuti neurali (e cellule che producono cheratina). Ciò significa che queste cellule possono dare origine a varie e diverse popolazioni cellulari.
L'uso clinico di queste cellule non è però riconosciuto perché non sono ancora stati fatti esperimenti con esiti soddisfacenti per determinare i possibili rischi e conseguenze che l'introduzioni delle iPS nell'organismo umano potrebbe causare.  

Altre fonti di iPS

L'esperimento è stato condotto, con buoni risultati, anche su un campione di cellule del tessuto sinoviale di un paziente maschio di razza caucasica 69enne. Si sono riscontrati a livello qualitativo gli stessi risultati, tuttavia con una minore resa a livello quantitativo.

Per maggiori informazioni consultare l'articolo originale: Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors
(L'articolo è stato preso dalla rivista Nature)

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