Cellule pluripotenti indotte: "quasi" come le embrionali

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Dal 2006, quando sono state generate per la prima volta nel laboratorio di Shinia Yamanaka [Takahashi 2006], le iPS (induced Pluripotent Stem cells) sono le assolute protagoniste della ricerca in corso sui meccanismi che regolano la capacità di una cellula di differenziarsi in tutti i tipi cellulari che formano il nostro organismo. La loro immediata ed enorme popolarità è dovuta al fatto che queste cellule sono ottenute dalla trasformazione di normali cellule adulte in cellule staminali embrionali, le uniche fino ad allora ad essere pluripotenti. Cercare di capire il funzionamento delle cellule pluripotenti ha due scopi principali: da una parte generare una fonte di cellule che possano essere impiegate per la medicina rigenerativa di quegli organi e tessuti che non si dividono attivamente e per i quali non sono quindi facilmente disponibili cellule staminali adulte (per esempio il tessuto muscolare, nervoso o pancreatico); dall’altra rivelare i meccanismi che stanno alla base di quell’affascinante mistero che è la generazione di un nuovo individuo a partire da una singola cellula, l’uovo fecondato. Quindi fin dal primo momento una delle domande fondamentali che si sono posti i ricercatori è stata: le cellule iPS sono del tutto identiche alle cellule staminali embrionali?

Dopo una serie di alcuni miglioramenti tecnici la risposta è stata in gran parte positiva in quanto le iPS di topo hanno superato tutti i più stringenti test di qualità a cui possono essere sottoposte le equivalenti cellule embrionali. In particolare è possibile fare integrare le iPS in un normale embrione e queste partecipano alla formazione di tutti i suoi organi [Okita 2010]. Con un artificio sperimentale è addirittura possibile ottenere un intero topolino solo a partire da cellule iPS [Boland 2009]. Queste prove hanno definitivamente fugato ogni dubbio sulla loro pluripotenza. Nell’uomo questo tipo di analisi non è ovviamente possibile per cui ci si è concentrati su un accuratissimo paragone a livello molecolare.

Queste analisi sono iniziate circa un anno fa nel topo a livello del DNA e nel maggio scorso sono state realizzate anche nell’uomo mettendo in evidenza che se si derivano linee di iPS da cellule diverse di uno stesso individuo (epatociti, fibroblasti e melanociti) ognuna di queste linee conserva l’espressione di alcuni geni tipici delle cellule di origine [Ohi]. Quindi non si riesce a cancellare completamente la “memoria” della cellula originale. A pochi mesi di distanza (il ritmo delle ricerche in questo campo è ormai da anni impressionante) gli stessi risultati sono stati confermati anche a livello delle proteine contenute nelle cellule pluripotenti. Anche in questo caso è possibile identificare nelle iPS sottili tracce delle cellule di origine che le rendono diverse dalle cellule staminali ottenute direttamente da un embrione. Per chi volesse divertirsi a vedere queste differenze in dettaglio Phanstiel e colleghi hanno reso disponibile al pubblico l’intero data base da loro ottenuto (SCOR, http://scor.chem.wisc.edu/).

Ma allora le iPS sono diverse dalle staminali embrionali e non le possono sostituire? Non è detto che le cose stiano proprio così. E' vero infatti che vi sono differenze fra queste cellule e le embrionali, ma è anche vero che queste differenze sono estremamente sottili, ed è stato necessario spingere al massimo la sensibilità delle metodiche per poterle mettere in evidenza. Qualcosa di simile era accaduto anche per le analisi a livello genetico: non solo le differenze erano molto piccole, ma scomparivano progressivamente e spontaneamente man mano che le cellule venivano mantenute in coltura. Quando le differenze possono essere rivelate solo spingendo al massimo i più sofisticati mezzi tecnici bisogna sempre chiedersi se queste siamo veramente rilevanti dal punto di vista biologico. I dati al momento disponibili indicano che non ci sono apprezzabili differenze funzionali fintanto che le cellule rimangono indifferenziate. Rimane da vedere se queste piccole differenze hanno un qualche effetto nel momento che si induce il loro differenziamento.

In conclusione, una valutazione globale dei dati al momento disponibili non intacca il potenziale delle iPS, né come strumento di ricerca né come possibile strumento terapeutico.

- Proteomic and phosphoproteomic comparison of human ES and iPS cells, Nature Methods Published online: 11 September 2011 | doi:10.1038/nmeth.1699
- Takahashi, K. and S. Yamanaka, Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell, 2006. 126(4): p. 663-76.
- Okita, K., et al., Generation of mouse-induced pluripotent stem cells with plasmid vectors. Nat Protoc, 2010. 5(3): p. 418-28.
- Boland, M.J., et al., Adult mice generated from induced pluripotent stem cells. Nature, 2009. 461(7260): p. 91-4.
- Ohi, Y., et al., Incomplete DNA methylation underlies a transcriptional memory of somatic cells in human iPS cells. Nat Cell Biol, 2011. 13(5): p. 541-549.

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