I ricercatori dell’Università di Copenhagen hanno scoperto che modificando la “dieta” delle cellule staminali embrionali è possibile trasformarle in “super cellule staminali”. Questa manipolazione metabolica non richiede l’aggiunta di inibitori o fattori di crescita complessi: semplicemente cambia ciò che le cellule possono usare come fonte di energia.

Come ha sottolineato il primo autore Robert Bone, professore presso il Centro per la Medicina delle Cellule Staminali della Fondazione Novo Nordisk (reNEW), nello studio pubblicato su The EMBO Journal, «mostriamo che sostituendo il glucosio con il galattosio nel loro mezzo di coltura le cellule sono costrette a metabolizzare l’energia in modo diverso da come farebbero normalmente, e quel processo essenzialmente riprogramma le cellule staminali».

Il meccanismo molecolare alla base del cambiamento

Il cambiamento metabolico indotto, spiegano i ricercatori, innesca una cascata di eventi a livello molecolare, in particolare influenzando l’attività delle sirtuine (proteine), che porta alla deacetilazione di istoni e fattori di trascrizione chiave, modificando profondamente l’espressione genica e l’identità cellulare.

Caratteristiche superiori delle nuove cellule staminali: ringiovanite, longeve e potenti

Queste “super cellule staminali” (denominate EMESCs – Enhanced Metabolic Embryonic Stem Cells) presentano numerose caratteristiche migliorate rispetto alle cellule staminali embrionali classiche.

Il processo descritto nello studio induce un ripristino di caratteristiche cellulari più giovanili, riportando le cellule a uno stato più primitivo e più potente, comportandosi come cellule della massa cellulare interna di un embrione in fase precoce. Dimostrano una capacità potenziata di differenziarsi in cellule specializzate come quelle del fegato, della pelle o dei nervi, e possiedono una plasticità maggiore che consente loro di svilupparsi sia in tessuti embrionali che extra-embrionali.

Queste super cellule mantengono la salute e la vitalità molto meglio nel tempo rispetto alle cellule staminali standard ed esprimono una quantità inferiore di geni legati all’apoptosi, il che contribuisce alla loro longevità. Infine, queste cellule presentano un migliore “rapporto segnale-rumore” a livello epigenetico, dove l’informazione genetica rilevante viene amplificata mentre il rumore genetico viene ridotto, portando a una programmazione cellulare più precisa.

Potenziale per la medicina rigenerativa

Si tratta di un significativo passo avanti nella medicina rigenerativa e nelle terapie cellulari, sostengono gli autori dello studio, grazie alla capacità di queste cellule di differenziarsi in modo più efficiente in vari tipi cellulari e restare più sane nel tempo, caratteristiche fondamentali per qualsiasi approccio di medicina rigenerativa. Ciò le rende candidate ideali per molteplici applicazioni terapeutiche.

Applicazioni per insufficienze d’organo

Come spiega il professor Joshua Brickman del reNEW, co-autore dello studio: «Dato che ora abbiamo un semplice mezzo per ringiovanire le cellule, vogliamo investigare come questo trucco potrebbe funzionare su una varietà di tipi cellulari. Per esempio, possiamo usare questa dieta per rivitalizzare cellule epatiche o cardiache e utilizzarle per trattare pazienti con insufficienza cardiaca congestizia o cirrosi epatica?».

Prospettive per malattie neurodegenerative e metaboliche

Nel caso del Parkinson, dell’osteoporosi o del diabete, queste malattie sono caratterizzate dalla degenerazione o dal malfunzionamento di specifici tipi cellulari. Il Parkinson coinvolge la perdita di neuroni dopaminergici, l’osteoporosi è legata a una disfunzione degli osteoblasti, mentre il diabete è associato al danneggiamento delle cellule beta pancreatiche. Le super cellule staminali potrebbero potenzialmente essere indirizzate a differenziarsi in questi tipi cellulari specifici per sostituire quelli danneggiati o non funzionanti.

Nuove speranze per la fecondazione in vitro

Ma le cellule staminali embrionali ottenute tramite questa tecnica possono anche migliorare i trattamenti di fecondazione in vitro: i ricercatori hanno notato che queste super cellule staminali sono particolarmente efficaci nel produrre il sacco vitellino, una struttura fondamentale per l’impianto dell’embrione.

Robert Bone spiega: «Una delle cose che le ‘super cellule staminali’ sembrano essere particolarmente brave a fare è produrre un lignaggio cellulare che diventa il sacco vitellino. Ricerche precedenti hanno scoperto che la formazione del sacco vitellino negli embrioni coltivati in laboratorio è molto importante per la loro capacità di impiantarsi e diventare gravidanze di successo».

Joshua Brickman aggiunge: «Speriamo di migliorare la tecnologia della fecondazione in vitro, sviluppando una coltura che utilizzi lo stesso processo metabolico. Speriamo che possa essere utilizzato come parte del regime di coltura dell’embrione che utilizzano in clinica per migliorare i tassi di successo dell’impianto». Questa sarebbe un’applicazione immediata e pratica della loro scoperta in un campo dove c’è un grande bisogno di miglioramenti nei tassi di successo.