Una retina è stata coltivata a partire da cellule staminali embrionali umane

Secondo uno studio pubblicato sulla rivista Cell Stem Cell, le cellule staminali umane formano spontaneamente il tessuto che si sviluppa nella retina, il tessuto dell'occhio che ci permette di vedere. In futuro, il trapianto di questo tessuto tridimensionale potrebbe aiutare i pazienti con problemi di vista.

"Si tratta di un traguardo importante nella prossima fase della medicina rigenerativa", ha affermato il responsabile dello studio, il Professor Yoshiki Sasai, MD, PhD, direttore del Gruppo di Organogenesi e Neurogenesi del RIKEN Center for Developmental Biology, Giappone. "Il nostro approccio apre nuove prospettive sull'uso di tessuti complessi derivati da cellule staminali umane per il trattamento, nonché per la ricerca medica relativa alla patogenesi e allo sviluppo di farmaci".

Durante lo sviluppo, la retina – il tessuto fotosensibile che riveste la parte interna dell'occhio – si forma a partire da una struttura nota come "calice ottico". Nel nuovo lavoro dei ricercatori giapponesi, questa struttura si è formata spontaneamente a partire da cellule staminali embrionali umane (hESC), cellule derivate da embrioni umani dotate del potenziale per differenziarsi in una varietà di tessuti. Ciò è stato reso possibile grazie a tecniche di coltura cellulare ottimizzate dal Professor Sasai e dal suo team.

Le cellule derivate da HESC si organizzano in una struttura tridimensionale regolare con due strati della coppa ottica, uno dei quali contiene un gran numero di cellule fotosensibili chiamate fotorecettori. Poiché la degenerazione retinica deriva principalmente da danni ai fotorecettori, il tessuto derivato da hESC potrebbe essere un materiale ideale per i trapianti.

La ricerca condotta dagli scienziati giapponesi non solo apre ulteriori prospettive per l'utilizzo delle cellule staminali nella medicina rigenerativa, ma accelererà sicuramente lo sviluppo di un campo delle scienze naturali come la biologia dello sviluppo. Durante gli esperimenti, i ricercatori si sono convinti che la coppa ottica formata da cellule staminali embrionali umane sia molto più spessa di quella coltivata da cellule staminali embrionali di topo. Inoltre, contiene sia bastoncelli che coni, mentre la differenziazione in coni è raramente osservata nella coltura di cellule staminali embrionali murine. Ciò significa che le cellule embrionali contengono istruzioni specie-specifiche per la creazione di questa struttura oculare.

"Il nostro studio apre la strada alla comprensione delle caratteristiche evolutive dell'occhio specifiche degli esseri umani, che in precedenza erano impossibili da studiare", afferma il professor Sasai.

Questo non è il primo grande successo del gruppo del Professor Sasai. Alla fine dell'anno scorso, gli scienziati hanno coltivato una ghiandola pituitaria anteriore (adenoipofisi) funzionale a partire da cellule staminali embrionali di topo, composte da diversi tipi di cellule produttrici di ormoni. Un articolo sui risultati di questo lavoro, "Self-formation of functional adenohypophysis in three-dimensional culture", è stato pubblicato sulla rivista Nature.

L'ipofisi è una piccola ghiandola endocrina situata alla base del cervello che produce diversi ormoni importanti. È particolarmente importante durante le prime fasi dello sviluppo e la possibilità di imitarne la formazione in laboratorio aiuterà gli scienziati a comprendere meglio l'embriogenesi. Anomalie dell'ipofisi sono state associate a disturbi della crescita come il gigantismo e a problemi di vista, inclusa la cecità.

Questo esperimento non sarebbe stato possibile senza la coltura cellulare 3D. L'ipofisi è un organo separato, ma il suo sviluppo richiede segnali chimici provenienti dall'area del cervello direttamente sovrastante, l'ipotalamo. Grazie alla coltura 3D, gli scienziati sono stati in grado di coltivare due tipi di tessuto uno accanto all'altro contemporaneamente, ottenendo cellule staminali che si sono auto-organizzate nella ghiandola pituitaria dopo due settimane.

La colorazione fluorescente ha mostrato che il tessuto ipofisario coltivato esprimeva i biomarcatori appropriati e secerneva ormoni tipici dell'ipofisi anteriore. I ricercatori si sono spinti oltre e hanno testato la funzionalità degli organi da loro sintetizzati trapiantandoli in topi privi di ipofisi. Gli esperimenti hanno avuto successo: le ipofisi bioingegnerizzate hanno ripristinato i livelli di ormoni glucocorticoidi nel sangue degli animali ed eliminato sintomi comportamentali come la letargia. Le condizioni dei topi a cui erano state impiantate strutture costituite da cellule staminali, che non erano state esposte ai necessari fattori di segnalazione e quindi non erano diventate ipofisi funzionali, non sono migliorate.

Il professor Sasai e i suoi colleghi intendono ripetere l'esperimento sulle cellule staminali umane e ritengono che questo lavoro richiederà almeno tre anni.

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