Guidare la rigenerazione dei tessuti

Le cellule staminali pluripotenti hanno un grande potenziale nei campi della medicina rigenerativa e della creazione di modelli delle malattie. Esistono negli stati naive e indotto, che corrispondono rispettivamente alle versioni murine delle cellule staminali embrionali (ESC) e delle cellule staminali dell’epiblasto (EpiSC), maggiormente sviluppate.

Il progetto MMSR (The molecular mechanisms of stem cell self renewal) ha studiato il ruolo delle proteine di segnalazione Wnt nell’autorinnovamento e nella differenziazione delle cellule staminali pluripotenti umane e murine. Avendo un alto grado di conservazione attraverso le specie, dalla Drosophila all’uomo, la segnalazione Wnt è alla base dello sviluppo embrionale. Inoltre la sua disfunzione è collegata a malattie come la sensibilità all’insulina e il cancro.

I ricercatori di MMSR hanno fatto alcune scoperte sorprendenti: i segnali Wnt agiscono da fattori di autorinnovamento per le ESC, e sono necessari per inibirne lo sviluppo in EpiSC. Inoltre la fonte delle proteine Wnt sono le stesse ESC, che quindi regolano il passaggio della pluripotenza da naive a indotta. Poiché le ESC umane (hESC) sono diverse da quelle murine e possiedono un certo livello di pluripotenza indotta, ciò potrebbe essere importante nella riprogrammazione di cellule umane adulte allo stato pluripotente.

Uno dei principali ostacoli alle applicazioni terapeutiche delle hESC è il controllo limitato della differenziazione. I ricercatori hanno dimostrato che i segnali Wnt endogeni sono mediatori occulti della differenziazione indotta dai fattori di crescita, nello specifico da Bmp4. Bmp4, che appartiene alla famiglia delle proteine morfogenetiche dell’osso, induce la formazione del mesoderma attraverso i fattori della gastrulazione. Bmp4 è invece indipendente da Wnt nell’indurre la differenziazione dei trofoblasti, e ciò lo rende utile per la differenziazione in entrambi i lignaggi.

Un ulteriore controllo della differenziazione è possibile grazie al fatto che i segnali Wnt endogeni interferiscono con l’autorinnovamento delle hESC e delle EpiSC murine. L’inibizione di Wnt è così efficace nel sopprimere la differenziazione che non è necessario ricorrere alla consueta rimozione manuale delle cellule differenziate, riducendo così fortemente le competenze e il lavoro necessari per sviluppare hESC.

I risultati del progetto promettono di avere un impatto sulla differenziazione guidata delle hESC nei settori della terapia e della ricerca con le cellule staminali. Questa analisi molecolare rappresenta una prima risorsa completa sulle dinamiche molecolari dell’autorinnovamento.