Dove si trovano le cellule staminali?

Le cellule staminali sono presenti non solo nel mondo animale (e dunque nell'uomo), ma anche nel mondo vegetale.
Nei vegetali le cellule staminali sono le cosiddette cellule MERISTEMATICHE (che costituiscono le gemme e la parte terminale della radice) e sono cellule staminali totipotenti, che hanno le stesse caratteristiche delle staminali totipotenti umane per quanto riguarda il loro auto-rinnovamento e la loro capacità di differenziazione.

Queste ultime vengono utilizzate soprattutto nella produzione di creme e prodotti cosmetici poiché l'epidermide possiede delle proteine dette "recettori" in grado di interagire con le staminali con cui si trovano a contatto e trasmettere l'input che implica l'accelerazione delle funzioni biofisiche e il rinnovamento cellulare.
Nel mondo animale, e dunque nell'uomo, sono presenti cellule staminali meno differenziate nell'embrione, nel feto, nel cordone ombelicale, nel liquido amniotico e nelle cellule adulte, ma è stata rilevata presenza di cellule staminali nei tessuti più disparati (in quanto sono responsabili del rinnovamento cellulare) e, per di più (con la recente scoperta delle cellule iPS di Yamanaka), è possibile ricondurre cellule già differenziate ad uno stato di pluripotenza. Una cellula su 10.000 risulta essere una staminale e per questo motivo oggi la ricerca verte sull'identificazione delle loro localizzazione e sui metodi da utilizzare per separarle dai tessuti o utilizzarle al loro interno (come approfondito nella sezione applicazioni terapeutiche).

Cellule staminali embrionali (= ES, EmbryonicStemCells)

Sono le staminali estratte dalla massa interna della blastocisti (o inner cell mass) prima della "gastrulazione" (la fase che porterà alla formazione dei foglietti embrionali e dunque ad una differenziazione).
In questa fase le cellule sono in grado di produrre qualsiasi tipo di tessuto e di differenziarsi in ogni tipo di cellula. Tuttavia, se si espianta la cellula dalla blastocisti, essa non ha piena totipotenza in quanto le cellule in quella fase perdono la capacità di dar vita ad un essere umano completo se espiantate dal blastomero (in quanto non in grado di generare totalmente gli annessi embrionali, capacità posseduta dalle cellule totipotenti della blastocisti fino a cinque giorni dal concepimento).

Queste ultime, come altri tipi di cellule staminali di cui ci si serve in caso di applicazione sperimentale o terapeutica, possono essere utilizzate in modo ETEROLOGO o AUTOLOGO
L'uso della cellula è eterologo se la staminale non ha stesso corredo genetico del tessuto su cui sarà applicata.
Si parla di uso autologo, invece, quando la cellula che si utilizza ha lo stesso DNA di quelle tra le quali la si impianterà e previene la possibilità di "rigetto" da parte dell'organismo ricevente in caso di trapianto. In questi casi si utilizza il processo di trasferimento somatico nucleare: il nucleo di una cellula staminale adulta (di cui si vuole utilizzare il corredo genetico) viene impiantato in una cellula uovo enucleata, ma sono ancora molti gli studi effettuati su questi processi.

La cellula embrionale, come precedentemente asserito, è dotata di una tale capacità auto-rigenerativa da risultare incontrollabile.
E' stato verificato infatti che possono provocare risvolti negativi, causando teratomi o masse tumorali e sono ancora numerosi gli studi che si svolgono su questi loro incontrollabili difetti.
La maggior parte degli studi sulle ES viene condotta sugli embrioni inutilizzati, prodotti tramite fecondazione in vitro e ciò causa un acceso dibattito etico in quanto, prelevando queste cellule dalla blastocisti, si provoca la distruzione dell'embrione.
Questi studi vengono comunque effettuati dove permesso dalla legislazione e mirano principalmente a comprendere e sperimentare il modo in cui le cellule possono essere indotte e guidate in differenziazione e proliferazione. Si è notato, per esempio, che, messe a contatto fra loro, le cellule tendono spontaneamente a differenziarsi e che con processi di differenziazione guidata è possibile controllare maggiormente processi di auto-rinnovamento, oltre che indirizzare la staminale verso una precisa funzione.
Tutti questi studi sono inoltre favoriti dal fatto che le staminali embrionali in vitro si comportano come "in vivo" ed è dunque possibile osservarne direttamente i comportamenti.

Cellule staminali fetali

Queste cellule staminali sono multipotenti e derivano dalle cellule germinali primordiali presenti nel feto; esse sono capaci di formare i tre foglietti embrionali (endoderma, mesoderma ed ectoderma), da cui poi scaturiranno tutte le cellule presenti nell'organismo.
Le cellule fetali sono tuttavia maggiormente limitate rispetto alle staminali embrionali poiché più avanzate nello sviluppo: sono prelevate, infatti, dai feti abortivi a 5-9 settimane dal concepimento e possiedono dunque minore plasticità, che è a livello intermedio tra quella delle cellule embrionali e quella delle cellule staminali presenti nell'adulto.
Rispetto alle cellule staminali embrionali risulta più difficile condurre studi sulle cellule fetali in quanto il loro comportamento in vitro non corrisponde a quello "in vivo".
Poiché agire direttamente sul feto è altamente pericoloso è possibile dunque condurre studi unicamente su feti abortivi (spontanei o per interruzione di gravidanza).

Cellule staminali adulte o "somatiche".

Le cellule staminali non sono presenti unicamente nell'embrione e nel feto, ma sono sempre presenti negli organismi in quanto permettono di riparare tessuti danneggiati producendo nuove cellule che successivamente si differenzieranno: consentono, infatti, il rinnovamento cellulare necessario, che diminuisce unicamente a causa di vecchiaia o fattori chimico-fisici esterni.
E' stato verificato che queste cellule, denominate anche "somatiche"(dal greco soma, che vuol dire "corpo"), si trovano in una condizione di multi potenza, in cui risultano essere "predestinate" a svolgere determinate funzioni e produrre unicamente cellule di uno specifico tessuto. E' stata però riscontrata una caratteristica di interscambiabilità o transdifferenziazione da parte di queste cellule, ossia una capacità di differenziarsi se prelevate dal tessuto in cui agiscono (e di cui contengono caratteristiche) e impiantate in un tessuto differente.
Si è verificato, infatti, che cellule staminali prelevate dal midollo osseo sono in grado di differenziarsi in cellule cerebrali, cellule del tessuto muscolare scheletrico, cardiaco o cellule epatiche; staminali del cervello sono invece in grado di produrre cellule sanguigne, del tessuto muscolare scheletrico e così via.
Sono ancora in corso studi sui processi di differenziazione e sulle eventuali applicazioni di queste scoperte in quanto è possibile ricreare parti di tessuto, prelevando cellule di un paziente (in modo da attuare trapianti autologhi privi di rischio di rigetto).
La ricerca su questo tipo di cellule è attiva fin dagli anni Sessanta, periodo in cui vennero identificate due tipologie di cellule staminali nel midollo osseo: le cellule staminali emopoietiche, in grado di dare origine alle cellule del sangue e le cellule stromali, ossia le cellule multipotenti del mesenchima (importanti per il mantenimento fisiologico del midollo osseo, di tessuti muscolari e cartilagine).

Nello stesso periodo (1960) due studiosi, Joseph Altman e Jopal Das, riscontrarono attività di neurogenesi adulta all'interno dell'ippocampo (area cerebrale coinvolta nella memoria e nell'apprendimento) e confutarono così la tesi di Cajal, secondo cui è impossibile questo tipo di produzione. Responsabili della neurogenesi adulta sono proprio le cellule staminali, presenti dunque anche nel cervello umano.
Da qui continua la ricerca sulle staminali neurali, che mira ad agire su lesioni cerebrali o malattie neurologiche degenerative come Alzheimer e Parkinson (vedi sezione patologie).
Lo studio sulle cellule adulte è al momento ampiamente promosso in quanto, non intaccando l'embrione, non provoca alcun problema di tipo etico.

Nel 2007, per di più, è stata determinante la scoperta delle cellule iPS (cellule pluripotenti indotte) da parte del ricercatore giapponese Yamanaka, in quanto ha dimostrato che è possibile riportare una cellula adulta alla condizione di staminale pluripotente tramite una particolare terapia genica (aggiunta di quattro geni, in particolare). Queste cellule sono dunque indotte ad uno stadio di pluripotenza e questa scoperta è stata determinante poiché al giorno d'oggi sono condotti studi simili, che utilizzano un metodo analogo a quello dello studioso giapponese e che potrebbero, oltre tutto, evitare il ricorso all'embrione in quanto la cellula viene riportata ad un'analoga condizione.

Cellule staminali da sangue cordonale o placentare

Il sangue del cordone ombelicale, raccolto subito dopo l'espulsione fetale, è risultato essere fonte di cellule staminali ematopoietiche simili a quelle del midollo osseo e dotate di una grandissima capacità proliferativa e reattività immunologica.
E' stata inoltre riscontrata nel sangue cordonale la presenza di cellule staminali mesenchimali, che sono cellule multipotenti in grado però di dare origine a cellule non-ematopoietiche.
Mediante il trapianto di cellule staminali ematopoietiche, è stato spesso possibile risolvere alcune gravi situazioni fisiche soprattutto per quanto riguarda pazienti pediatrici e la conservazione del sangue cordonale potrebbe essere efficace in ogni caso se dovesse esservi mancanza di compatibilità con altri donatori eterologhi (per chiarimenti su questo argomento, fare riferimento alla sezione le ragioni di una scelta in banche di conservazione).

Cellule staminali da liquido amniotico

Nel liquido amniotico è stata scoperta la presenza di cellule staminali mesenchimali (in grado dunque di riparare tessuto osseo,cartilagini, tessuto adiposo, neurale, renale, etc…).
E' stato sperimentato che queste cellule possono risultare utili nella cura di ustioni, fratture o gravi patologie, soprattutto nell'ambito di gravi patologie che non hanno origine genetica.
Le quantità di liquido prelevate variano in base alla quantità di cellule staminali presenti per unità di volume.
Secondo recenti studi, anche i soli primi tre millilitri di liquido amniotico, estratti nelle regolari amniocentesi, contengono dalle ventimila alle tremila cellule staminali; ad affermarlo è il dottor Giuseppe Simoni, direttore scientifico del Biocell Center (primo centro al mondo di trattamento e crioconservazione di cellule staminali prelevate dal liquido amniotico).
Poiché la quantità di liquido prelevata è minima, vi sono pochissimi rischi per il feto e l'uso di queste cellule non appare eticamente contestabile. E' per questo motivo che anche su questo tipo di cellule continuano ad essere condotte ampie ricerche al giorno d'oggi.