Ricercatori giapponesi hanno riprodotto in laboratorio i primi stadi di formazione del bulbo oculare partendo da cellule embrionali di topo
Referenza originali: "Self-organizing optic-cup morphogenesis in three-dimensional culture", Mototsugu Eiraku, Nozomu Takata, Hiroki Ishibashi, Masako Kawada, Eriko Sakakura,Satoru Okuda, Kiyotoshi Sekiguchi, Taiji Adachi & Yoshiki Sasai, Nature, Volume 472, Pages: 51–56, 7 April 2011, doi:10.1038/nature09941
Notizia pubblicata il 7 aprile 2011. Ultima modifica: 5 maggio.
Fonte: Nature
Una struttura simile alla retina di un embrione di topo è stata sviluppata partendo da cellule staminali. Sono riusciti a ottenerla ricercatori giapponesi dell'Istituto Riken a Kobe. Per ora, tuttavia, la sua funzionalità non è stata dimostrata. L'obiettivo a lungo termine dei ricercatori è quello di creare in laboratorio un occhio vero e proprio da cui prelevare il tessuto retinico.
I ricercatori giapponesi hanno dimostrato che anche in vitro si attua il programma genetico contenuto nelle staminali embrionali murine, consentendo loro di strutturarsi progressivamente mediante una serie di meccanismi regolatori propri della formazione del bulbo oculare. Le staminali, infatti, sono come i componenti di una grande orchestra che, quando suona bene, dà luogo a una bella sinfonia. Analogamente la generazione di un organo completo richiede – si legge nel sito di Nature – "l'orchestrazione di tante interazioni cellulari per ingenerare comportamenti cellulari collettivi che servono a modellare i tessuti che si sviluppano".
"Questo approccio – aggiunge Nature, che ha dedicato la copertina alla scoperta – potrebbe avere importanti applicazioni per la terapia basata su staminali per la riparazione della retina". Un tessuto retinico realizzato in laboratorio "potrebbe aprire la strada a trattamenti per le malattie oculari umane, incluse alcune forme di cecità" (in particolare per l'impiego di cellule che potenzialmente potrebbero essere sfruttate per 'riparare' la retina danneggiata).
Esistono quattro tipi differenti di cellule staminali:
a) totipotenti, che possono diventare qualunque cellula dell'organismo (muscolare, nervosa, ecc.);
b) pluripotenti: si possono evolvere in molti tipi di cellule, ma non in tutte;
c) multipotenti: si specializzano solo in certi tipi di cellule;
d) unipotenti: generano solo un certo tipo di cellula (ad esempio della cornea, del fegato, ecc.).
cellulestaminali embrionali
Le staminali sono poi dette somatiche (impropriamente "adulte": non sono ancora specializzate – sono multipotenti – e si trovano, in genere, tra le cellule specializzate di un tessuto specifico) ed embrionali (primi stadi dello sviluppo dopo la fecondazione).
I tre tipi di strati embrionali originati dalle staminali sono: l'ectoderma, il mesoderma e l'endoderma. L'ectoderma dà origine al cervello, ai nervi della spina dorsale, alle cellule nervose, ma anche a capelli, pelle, denti nonché le cellule sensoriali dell'occhio, dell'orecchio e del naso, della bocca, ecc. Il mesoderma dà origine a muscoli, sangue, vasi sanguigni e tessuti connettivi, nonché al cuore. Infine, l'endoderma dà origine al pancreas, allo stomaco, al fegato, a cui vanno aggiunti i polmoni e le cellule germinali (ovuli e spermatozoi).
Il limbus è la regione dell'occhio in cui l'epitelio che riveste la superficie corneale si continua con quello della congiuntiva.
Nella foto il riquadro nero rappresenta una parte del limbus, che in realtà si estende per 360° intorno alla cornea.
L'importanza di questa struttura deriva dal fatto che in essa sono localizzate le cellule staminali dell'epitelio corneale, ovvero le cellule che per tutta la vita prolifereranno e permetteranno all'epitelio corneale di rinnovarsi. L'unica soluzione possibile è rappresentata dal trapianto di limbus e delle cellule staminali in esso contenute .
Il limbus proviene da un donatore oppure, qualora l'occhio controlaterale sia sano ed il deficit sia parziale, dall'occhio
controlaterale.
CELLULE STAMINALI RETINICHE
Agenzia internazionale per la prevenzione della cecità-IAPB Italia onlus.
Anche la retina è dotata di cellule staminali: ricerche approfondite hanno permesso di localizzare queste cellule nella regione più periferica della retina stessa. Infatti, si trovano nella pars plana e nella pars plicata, dove sono presenti in una percentuale di circa una cellula ogni 500. Inoltre le staminali della retina sono state individuate già a partire dai primi mesi dalla nascita fino a 60-70 anni. Ancora oggi il loro campo di applicazione è ampiamente sperimentale, ma sono in corso studi importanti: si sta tentando di rigenerare i fotorecettori retinici danneggiati attraverso l'impianto di staminali; tuttavia la complessità della struttura retinica e dei meccanismi deputati alla visione sono un ostacolo non semplice da superare. La speranza è che, almeno in futuro, possano essere utilizzate per curare una serie di malattie degenerative che, allo stato attuale, costituiscono una delle principali cause della cecità (retinite pigmentosa ed altre malattie genetiche, degenerazione maculare legata all'età, ecc). Grandi speranze sono date, nel caso di malattie genetiche di tipo degenerativo, dall'uso combinato della terapia genica (iniezione del gene corretto sotto alla retina) e dall'uso delle staminali (ad esempio di quelle riprogrammate, ammesso che il loro sviluppo sia stato correttamente guidato sino ad ottenere cellule retiniche).
La superficie oculare è rivestita da due diversi epiteli: l'epitelio corneale e l'epitelio congiuntivale, che si rinnovano costantemente attraverso la proliferazione e il differenziamento delle rispettive cellule staminali. Le cellule staminali sono cellule immature non specializzate capaci di dare origine a specifici tipi di tessuto (cellule uni o pluripotenti) o addirittura a qualsiasi tipo di tessuto (cellule totipotenti). Le cellule staminali della superficie oculare sono localizzate nella porzione basale del limbus della cornea, in specifiche invaginazioni chiamate "Palisade di Vogt" (Fig. 1a,1b) per l'epitelio corneale e nelle zone fornicale e bulbare per la congiuntiva. Queste cellule hanno un'altissima capacità rigenerativa e sono in grado di produrre cellule epiteliali "figlie" (Fig.2), sia in risposta alle fisiologiche necessità di rinnovamento, sia in caso di insulti lesivi che richiedano una riparazione della superficie oculare. La perdita delle cellule staminali limbari, in seguito ad infezioni, causticazioni da acidi o alcali, ustioni corneali, malattie autoimmuni e genetiche (i.e. EEC Sindrome) provoca la "congiuntivalizzazione" della superficie corneale, con vascolarizzazione, infiammazione, ulcerazione, opacizzazione della cornea e conseguente perdita della vista (Fig.3). In condizione di deficit di cellule staminali il trapianto di cornea non è indicato perché il lembo andrà incontro a problemi epiteliali non appena si esaurirà l'epitelio del donatore. L'innesto di cellule staminali limbari autologhe può ricostruire permanentemente la superficie corneale di pazienti con completa distruzione del limbus.
Fig. 1a
Fig. 1b
Fig. 2
Fig. 3
Applicazione Clinica delle Cellule Staminali Epiteliali Corneali
Nel 2002 ha iniziato la sua attività il Centro Regionale di Ricerca sulle Cellule Staminali Epiteliali di Fondazione Banca degli Occhi del Veneto, in collaborazione con la Regione Veneto e l'Ulss 12 Veneziana; in circa sei anni di attività la "Cell-factory" ha raggiunto l'eccellenza nel panorama della ricerca internazionale sulla caratterizzazione delle cellule staminali epiteliali e sulla loro applicazione clinica in terapia cellulare e terapia genica, testimoniata dalle prestigiose pubblicazioni scientifiche in campo biomedico oltre che dagli oltre 200 pazienti trattati mediante innesto di epiteli corneali ottenuti per mezzo delle cellule staminali e distribuiti in strutture sanitarie sia pubbliche che private in tutta Italia. L'identificazione delle cellule staminali epiteliali e la possibilità di amplificarle in vitro, generando lembi autologhi epiteliali, ha aperto un nuovo orizzonte terapeutico nella medicina rigenerativa. Il team di ricerca e produzione clinica della "Cell factory" ha dimostrato la possibilità di ottenere, per mezzo delle cellule staminali, lembi di epitelio corneale in coltura, a partire da una piccola biopsia limbare (1 mm2) (Fig.4) del paziente e di reinnestarli sulla cornea del malato ottenendo una risoluzione della patologie corneale in oltre il 70% dei casi, consentendo il recupero della acuità visiva subito dopo il trapianto o come risultato della combinazione tra cheratoplastica perforante e trapianto di epitelio corneale autologo coltivato (Fig.5). L'impiego delle cellule staminali epiteliali e la loro applicazione clinica (in condizioni di perdita della capacità visiva dovuta a deficit di cellule staminali) rappresentano ormai una terapia consolidata su patologie fino a poco tempo fa incurabili (Fig.6,7)
Fig. 4
Fig. 5
Fig. 6
Fig. 7
Ricercatori di FBOV:
Di Iorio Enzo, Barbaro Vanessa, Ferrari Stefano
