Colture di cellule staminali

Tipi di cellule staminali e loro caratteristiche

1. Le cellule staminali hanno capacità di autorinnovamento illimitate
2. Le cellule staminali sono cellule non differenziate con funzioni non specializzate
3. Le cellule staminali, nelle giuste condizioni, possono differenziarsi in tipi cellulari specializzati. Le cellule staminali si dividono in due grandi categorie: multipotenti e pluripotenti. 

Le cellule staminali multipotenti includono cellule staminali adulte in grado di auto-rinnovarsi o di differenziarsi in tipi cellulari specializzati di uno specifico tessuto. Esempi sono le cellule staminali emopoietiche (HSC) che possono 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, invece, possono differenziarsi in qualsiasi linea cellulare. In base al tessuto da cui hanno origine, si distinguono in cellule staminali embrionali (ESC), cellule staminali perinatali e cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC). Le ESC derivano da embrioni e possono dividersi indefinitamente in sistemi di coltura in vivo. Le cellule staminali perinatali derivano da tessuto o da sangue ombelicale o di 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 della ricerca di base e della ricerca clinica vivace e in crescita. Attualmente le applicazioni cliniche delle cellule staminali includono il trattamento di malattie neurologiche e cardiovascolari, di malattie autoimmuni e del cancro, la guarigione delle ferite, la modellazione di malattie e lo 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 specifici di elevata qualità e di competenze tecniche mirate. 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 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 di tipo “disease-in-a-dish” (letteralmente "malattia in piastra") più predittivi.