I ricercatori dell’Istituto Gladstone, San Francisco, hanno trasformato delle cellule di pelle di topo in cellule staminali pluripotenti, attivando un gene specifico nelle cellule stesse grazie al sistema CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat), la tecnica del taglia-incolla del DNA.
L’approccio innovativo offre una tecnica potenzialmente più semplice per produrre il prezioso tipo di cellula e fornisce importanti informazioni sul processo di riprogrammazione cellulare.
L’autore Sheng Ding, ricercatore principale di Gladstone, ha dichiarato:
“E’ una modalità nuova di produrre cellule staminali pluripotenti, che è radicalmente diversa da quella usata finora. All’inizio dello studio non pensavamo che avrebbe funzionato, però volevamo almeno provare a rispondere alla domanda: si può riprogrammare una cellula semplicemente sbloccando una posizione specifica nel genoma? E la risposta è sì.“
Le cellule staminali pluripotenti possono essere convertite in pratica in qualsiasi tipo di cellula del corpo. Di conseguenza, sono una risorsa terapeutica fondamentale per le patologie attualmente incurabili, come l’insufficienza cardiaca, il morbo di Parkinson e la cecità; inoltre sono eccellenti modelli per studiare le malattie e strumenti importanti per testare nuovi farmaci nelle cellule umane.
Gli studi sulla creazione di cellule staminali pluripotenti iniziò nel 2006 con Shinya Yamanaka, ricercatore dell’istituto Gladstone: lo studioso scoprì che poteva produrre cellule staminali, chiamate cellule staminali pluripotenti indotte (iPSCs), tramite il trattamento di normali cellule della pelle con quattro proteine chiave (chiamate fattori di trascrizione).
In conformità a questo lavoro, Ding e il suo team hanno creato iPSCs senza fattori di trascrizione, ma aggiungendo un cocktail di sostanze chimiche alle cellule.
L’ultimo studio, pubblicato in Cell Stem Cell, fornisce un terzo modo per trasformare le cellule della pelle in cellule staminali pluripotenti attraverso la manipolazione diretta del genoma, utilizzando le tecniche CRISPR di regolazione dei geni.
Sheng Ding, che è anche professore di chimica farmaceutica presso l’Università della California a San Francisco, afferma:
“Avere diverse possibilità per creare iPSCs sarà utile quando gli scienziati incontreranno delle sfide o delle difficoltà in uno degli approcci. Il nostro metodo potrebbe portare a un procedimento più semplice per creare iPSCs o potrebbe essere utilizzato per riprogrammare direttamente le cellule della pelle in altri tipi di cellule, come le cellule del cuore o cellule del cervello.”.
CRISPR è uno strumento potente di preciso editing del genoma, che consente la correzione mirata di una sequenza di DNA.
Fonte: businessinsider.com
La sequenza prescelta di DNA è modificata tramite l’uso di proteine della classe delle nucleasi (proteina Cas9), che possiamo immaginare come forbici molecolari molto selettive e in grado di tagliare il DNA nel punto desiderato: la sequenza sarà quindi eliminata o sostituita in modo permanente, o attivata o disattivata temporaneamente.
Il team di Ding ha selezionato due geni che sono espressi solo in cellule staminali e sono noti per essere parte integrante della pluripotenza: Sox2 e Oct4. Come i fattori di trascrizione, questi geni attivano altri geni delle cellule staminali e disattivano quelli associati a diversi tipi di cellule.
I ricercatori hanno scoperto che con CRISPR potevano attivare Sox2 o Oct4 per riprogrammare le cellule. Infatti, hanno dimostrato che attaccare una singola posizione nel genoma era sufficiente per innescare la naturale reazione a catena che portava a riprogrammare le cellule in una cellule staminali pluripotenti.
Sheng Ding ha concluso:
“Il fatto che la modulazione di un’unica posizione sia sufficiente è sorprendente. Ora, vogliamo capire come questo intero processo si estende da una singola posizione a tutto il genoma.“.
Ogni anno il sistema CRISPR è utilizzato in ambiti sempre diversi, rivoluzionando la scienza e sfidando l’etica: tra i vari forse quelli che hanno fatto più scalpore sono stati il controverso studio del 2015 di Junjiu Huang, che ha tentato di correggere la mutazione genica dell’anemia mediterranea in embrioni umani non vitali, e la futuristica ricerca di Seth L. Shipman, che ha utilizzato un batterio per inserire dati digitali.
L’importanza della ricerca di Ding sta invece nell’immediatezza della creazione di cellule staminali pluripotenti, che virtualmente si possono trasformare in qualunque cellula del corpo umano: questa caratteristica le rende un’incomparabile risorsa per studiare e guarire malattie oggi incurabili.
Fadua Al Fagoush