Cellula staminale neurale, cellula in gran parte indifferenziata originata dal sistema nervoso centrale. Le cellule staminali neuronali (NSC) hanno il potenziale di dare origine a cellule della prole che crescono e si differenziano in neuroni e cellule gliali (cellule non neuronali che isolano i neuroni e migliorano la velocità con cui i neuroni inviano segnali).
cellule staminali: cellule staminali neurali
La ricerca ha dimostrato che ci sono anche cellule staminali nel cervello. Nei mammiferi si formano pochissimi nuovi neuroni dopo la nascita, ma alcuni neuroni
Per anni si pensava che il cervello fosse un sistema chiuso e fisso. Perfino il famoso neuroanatomista spagnolo Santiago Ramón y Cajal, che nel 1906 vinse il premio Nobel per la fisiologia per aver stabilito il neurone come cellula fondamentale del cervello, non era a conoscenza dei meccanismi della neurogenesi (la formazione del tessuto nervoso) durante la sua carriera altrimenti notevole. Ci sono state solo una manciata di scoperte, soprattutto nei ratti, negli uccelli e nei primati, nella seconda metà del 20 ° secolo che ha suggerito la capacità rigenerativa delle cellule cerebrali. Durante questo periodo, gli scienziati presumevano che una volta che il cervello fosse stato danneggiato o avesse iniziato a deteriorarsi, non poteva rigenerare nuove cellule nel modo in cui altri tipi di cellule, come il fegato e le cellule della pelle, sono in grado di rigenerarsi. La generazione di nuove cellule cerebrali nel cervello adulto era ritenuta impossibile poiché una nuova cellula non avrebbe mai potuto integrarsi completamente nel complesso sistema esistente del cervello. Fu solo nel 1998 che i NSC furono scoperti nell'uomo, trovati per primi in una regione del cervello chiamata ippocampo, che era noto per essere strumentale nella formazione dei ricordi. In seguito si scoprì che anche i NSC erano attivi nei bulbi olfattivi (un'area che elabora l'olfatto) e dormienti e inattivi nel setto (un'area che elabora le emozioni), nello striato (un'area che elabora il movimento) e nel midollo spinale.
Oggi gli scienziati stanno studiando prodotti farmaceutici che potrebbero attivare NSC dormienti nel caso in cui le aree in cui si trovano i neuroni vengano danneggiate. Altre strade di ricerca cercano di trovare il modo di trapiantare i NSC in aree danneggiate e di convincerli a migrare attraverso le aree danneggiate. Ancora altri ricercatori sulle cellule staminali cercano di prelevare cellule staminali da altre fonti (ad esempio embrioni) e di influenzare queste cellule a svilupparsi in neuroni o cellule gliali. Le più controverse di queste cellule staminali sono quelle ottenute da embrioni umani, che devono essere distrutte per ottenere le cellule. Gli scienziati sono stati in grado di creare cellule staminali pluripotenti indotte riprogrammando cellule somatiche adulte (cellule del corpo, esclusi spermatozoi e cellule uovo) attraverso l'introduzione di alcuni geni regolatori. Tuttavia, la generazione di cellule riprogrammate richiede l'uso di un retrovirus, e quindi queste cellule hanno il potenziale per introdurre nei pazienti virus dannosi che causano il cancro. Le cellule staminali embrionali (ESC) possiedono un potenziale straordinario, poiché sono in grado di essere trasformate in qualsiasi tipo di cellula trovata nel corpo umano, ma sono necessarie ulteriori ricerche per sviluppare metodi migliori per isolare e generare ESC.
Il recupero dell'ictus è un'area di ricerca in cui è stato scoperto molto sulla promessa e sulle complessità della terapia con cellule staminali. Due approcci principali possono essere adottati per la terapia con cellule staminali: l'approccio endogeno o l'approccio esogeno. L'approccio endogeno si basa sulla stimolazione di NSC adulti all'interno del proprio corpo del paziente. Queste cellule staminali si trovano in due zone del giro dentato (parte dell'ippocampo) nel cervello, così come nello striato (parte dei gangli basali situati in profondità all'interno degli emisferi cerebrali), la neocorteccia (lo spessore esterno del corteccia cerebrale altamente contorta) e del midollo spinale. Nei modelli di ratto, i fattori di crescita (sostanze che mediano la crescita cellulare), come il fattore di crescita dei fibroblasti-2, il fattore di crescita endoteliale vascolare, il fattore neurotrofico derivato dal cervello e l'eritropoietina, sono stati somministrati dopo ictus nel tentativo di indurre o migliorare la neurogenesi, evitando così danni cerebrali e stimolando il recupero funzionale. Il fattore di crescita più promettente nei modelli di ratto era l'eritropoietina, che promuove la proliferazione delle cellule progenitrici neurali e ha dimostrato di indurre neurogenesi e miglioramento funzionale a seguito di ictus embolico nei ratti. Questo è stato seguito da studi clinici in cui l'eritropoietina è stata somministrata a un piccolo campione di pazienti con ictus, che alla fine hanno mostrato notevoli miglioramenti rispetto agli individui nel gruppo placebo. L'eritropoietina ha anche mostrato risultati promettenti nei pazienti con schizofrenia e nei pazienti con sclerosi multipla. Tuttavia, per confermare l'efficacia dell'eritropoietina sono necessari ulteriori studi in gruppi più ampi di pazienti.
Le terapie con cellule staminali esogene si basano sull'estrazione, la coltivazione in vitro e il successivo trapianto di cellule staminali nelle regioni del cervello colpite da ictus. Gli studi hanno dimostrato che i NSC adulti possono essere ottenuti dal giro dentato, dall'ippocampo, dalla corteccia cerebrale e dalla sostanza bianca subcorticale (strato sotto la corteccia cerebrale). Sono stati condotti studi reali sul trapianto in ratti con lesioni del midollo spinale usando cellule staminali che erano state biopsiate dalla zona subventricolare (area sottostante le pareti delle cavità cerebrali piene di liquido o ventricoli) del cervello adulto. Fortunatamente, non ci sono stati deficit funzionali a seguito della biopsia. Sono stati inoltre condotti studi su ratti in cui ESC o cellule staminali neurali di origine fetale e cellule progenitrici (cellule indifferenziate; simili a cellule staminali ma con capacità di differenziazione più ristrette) sono state trapiantate in regioni del cervello danneggiate dall'ictus. In questi studi, i NSC innestati si sono differenziati con successo in neuroni e cellule gliali e vi è stato un certo recupero funzionale. Il principale avvertimento, tuttavia, con le terapie esogene è che gli scienziati devono ancora comprendere appieno i meccanismi alla base della differenziazione delle cellule progenitrici e la loro integrazione nelle reti neuronali esistenti. Inoltre, scienziati e clinici non sanno ancora come controllare la proliferazione, la migrazione, la differenziazione e la sopravvivenza dei NSC e la loro progenie. Ciò è dovuto al fatto che i NSC sono parzialmente regolati dal microambiente specializzato, o nicchia, in cui risiedono.
Sono state inoltre condotte ricerche sulle cellule staminali ematopoietiche (HSC), che di solito si differenziano in cellule del sangue ma che possono anche essere transdifferenziate in lignaggi neurali. Questi HSC si trovano nel midollo osseo, nel sangue del cordone ombelicale e nelle cellule del sangue periferico. È interessante notare che queste cellule sono state trovate per essere mobilitate spontaneamente da alcuni tipi di ictus e possono anche essere ulteriormente mobilitate dal fattore stimolante le colonie di granulociti (G-CSF). Gli studi di G-CSF nei ratti hanno dimostrato che può portare a un miglioramento funzionale a seguito di ictus e gli studi clinici sull'uomo sembrano promettenti. Studi esogeni sono stati condotti anche su ratti con HSC. Gli HSC sono stati somministrati localmente nel sito di danno in alcuni studi o somministrati sistemicamente attraverso trapianti endovenosi in altri studi. Quest'ultima procedura è semplicemente più fattibile e gli HSC più efficaci sembrano essere quelli derivati dal sangue periferico.
La ricerca condotta sulle terapie con cellule staminali per l'epilessia e la malattia di Parkinson dimostra anche la promessa e la difficoltà di coltivare correttamente le cellule staminali e di introdurle in un sistema vivente. Per quanto riguarda gli ESC, gli studi hanno dimostrato che sono in grado di differenziarsi in neuroni dopaminergici (neuroni che trasmettono o sono attivati dalla dopamina), neuroni motori spinali e oligodendrociti (cellule non neuronali associate alla formazione di mielina). In studi mirati al trattamento dell'epilessia, i precursori neurali derivati dalle cellule staminali embrionali di topo (ESN) sono stati trapiantati nell'ippocampo di ratti cronicamente epilettici e ratti di controllo. Dopo il trapianto, non sono state riscontrate differenze nelle proprietà funzionali degli ESN, poiché tutti mostravano le proprietà sinaptiche caratteristiche dei neuroni. Tuttavia, resta ancora da vedere se le ESN hanno la capacità di sopravvivere per periodi prolungati nell'ippocampo epilettico, di differenziarsi in neuroni con le funzioni ippocampali appropriate e di sopprimere i deficit di apprendimento e di memoria nell'epilessia cronica. I NSC, d'altra parte, sono già stati osservati per sopravvivere e differenziarsi in diverse forme funzionali di neuroni nei ratti. Tuttavia, non è chiaro se i NSC possano differenziarsi nelle diverse forme funzionali in quantità appropriate e se possano sinapsi correttamente con neuroni iperexcitable al fine di inibirli, frenando così le convulsioni.
Anche i trattamenti per il morbo di Parkinson mostrano risultati promettenti e affrontano ostacoli simili. Sono state condotte ricerche cliniche sul trapianto di tessuto mesencefalico fetale umano (tessuto derivato dal mesencefalo, che fa parte del tronco cerebrale) nello striato dei pazienti con Parkinson. Tuttavia, questo tessuto ha una disponibilità limitata, che è ciò che rende più attraente il trapianto di ESC. In effetti, la ricerca ha già dimostrato che i neuroni dopaminergici trapiantabili - il tipo di neuroni affetti dalla malattia di Parkinson - possono essere generati da CES di topo, primati e umani. L'unica differenza sostanziale tra mouse e ESC umani, tuttavia, è che gli ESC umani impiegano molto più tempo a differenziarsi (fino a 50 giorni). Inoltre, i programmi di differenziazione per i CES umani richiedono l'introduzione del siero animale al fine di propagarsi, il che potrebbe violare alcune norme mediche, a seconda del paese. I ricercatori dovranno anche trovare un modo per far sopravvivere le cellule progenitrici dopaminergiche derivate dall'ESC dopo un trapianto. Infine, vi è il problema della purezza delle popolazioni di cellule derivate dall'ESC; tutte le cellule devono essere certificate come cellule precursori dopaminergiche prima di poter essere trapiantate in sicurezza. Tuttavia, le tecniche di differenziazione e purificazione stanno migliorando con ogni studio. In effetti, la generazione di grandi banche di popolazioni cellulari pure e specifiche per il trapianto umano rimane un obiettivo raggiungibile.
