I geni determinano la specializzazione delle cellule staminali

Alcuni tipi di cellule staminali "scelgono" la specializzazione di una persona.

Le strutture cellulari dell'organismo invecchiano e muoiono gradualmente, venendo sostituite da nuove cellule. Questo meccanismo è caratteristico di quasi tutti gli organi e tessuti. Le strutture si rinnovano grazie alla riserva di cellule staminali. Cinquecento miliardi di nuove cellule del sangue si formano ogni giorno nel corpo umano adulto: eritrociti, linfociti, piastrine (coaguli sanguigni).

Durante il processo di divisione delle cellule del sangue, le singole strutture figlie continuano a svolgere il ruolo di cellule staminali per mantenere il loro numero, mentre le restanti si trasformano in cellule del sangue. Questa trasformazione avviene per fasi e qualsiasi cellula staminale primaria è in grado di formare una cellula del sangue. Da cosa dipende la scelta della trasformazione cellulare e le cellule staminali sono specializzate?

Qui è importante analizzare la "predisposizione ereditaria" di determinate strutture. Pertanto, per ogni singola cellula è necessario trovare i suoi "antenati" – ovvero cellule precedenti e "cellule precedenti": per compilare un cosiddetto "albero genealogico" cellulare. A questo scopo, utilizzando metodi di ingegneria genetica, viene inserita una speciale etichetta genetica nel DNA cellulare, che consente di osservarla ulteriormente nella popolazione cellulare. E non dovrebbe essere solo un'etichetta, ma dovrebbe essere modificata a ogni fase della divisione.

Progetti di questo tipo interessano scienziati di numerosi laboratori di ricerca, tra cui il Massachusetts Institute of Technology, il Dana-Farber Cancer Research Institute, ecc.

Qualche tempo fa, gli scienziati hanno scoperto che il marcatore genetico naturale in grado di distinguere tra generazioni di cellule è il DNA mitocondriale. Le mutazioni si verificano frequentemente in esso ed è relativamente facile rintracciarle, a differenza del DNA del nucleo.

Ad oggi, esistono molti modi per osservare una singola struttura. I ricercatori sono già stati in grado di costruire elenchi genealogici di molte cellule del sangue umano. Si è scoperto che le cellule staminali di giovani maschi sani formano strutture del sangue con lo stesso grado di specializzazione. Tuttavia, ci sono anche alcune cellule staminali che preferiscono formare un singolo tipo cellulare, ad esempio i globuli rossi o gli eosinofili. Questa preferenza è relativamente stabile e viene trasmessa di generazione in generazione.

Cosa succede con l'aumentare dei cambiamenti legati all'età? Singoli gruppi di cellule staminali iniziano a predominare sugli altri, il che porta gradualmente a una diminuzione della diversità dei gruppi cellulari comuni. L'esatto meccanismo di questo fenomeno non è ancora del tutto compreso.

Gli scienziati hanno imparato a tracciare la storia ereditaria delle strutture cellulari, a rilevare i cambiamenti nell'attività genica nel corso delle generazioni. Presumibilmente, un tale fenomeno è applicabile non solo alle cellule del sangue, ma anche ad altre cellule del corpo umano.

Per informazioni generali sullo studio, vedere la rivista Nature