Cellula staminale neurale, cellula ampiamente indifferenziata che ha origine nel sistema nervoso centrale. Le cellule staminali neurali (NSC) hanno il potenziale di dare origine a cellule progenie che crescono e si differenziano in neuroni e cellule gliali (cellule non neuronali che isolano i neuroni e aumentano la velocità con cui i neuroni inviano segnali).
Per anni si è pensato che il cervello fosse un sistema chiuso e fisso. Anche il famoso neuroanatomista spagnolo Santiago Ramón y Cajal, che vinse il premio Nobel per la fisiologia nel 1906 per aver stabilito il neurone come cellula fondamentale del cervello, non era a conoscenza dei meccanismi di neurogenesi (la formazione di tessuto nervoso) durante la sua altrimenti notevole carriera. C’erano solo una manciata di scoperte, principalmente nei ratti, negli uccelli e nei primati, nella seconda metà del 20° secolo che accennavano alla capacità rigenerativa delle cellule cerebrali. Durante questo periodo, gli scienziati presumevano che una volta che il cervello era danneggiato o iniziava a deteriorarsi non poteva rigenerare nuove cellule nel modo in cui altri tipi di cellule, come quelle del fegato e della pelle, sono in grado di rigenerarsi. Si pensava che la generazione di nuove cellule cerebrali nel cervello adulto fosse impossibile, poiché una nuova cellula non avrebbe mai potuto integrarsi completamente nel complesso sistema esistente del cervello. È stato solo nel 1998 che le NSC sono state scoperte negli esseri umani, trovate prima in una regione del cervello chiamata ippocampo, nota per essere determinante nella formazione dei ricordi. Più tardi si è scoperto che le NSC erano attive nei bulbi olfattivi (un’area che elabora gli odori) e dormienti e inattive 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 farmaci che potrebbero attivare le NSC dormienti nel caso in cui le aree dove si trovano i neuroni vengano danneggiate. Altre strade di ricerca cercano di capire come trapiantare le NSC nelle aree danneggiate e di convincerle a migrare nelle aree danneggiate. Altri ricercatori di cellule staminali cercano di prendere cellule staminali da altre fonti (per 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 distrutti per ottenere le cellule. Gli scienziati sono stati in grado di creare cellule staminali pluripotenti indotte riprogrammando le cellule somatiche adulte (cellule del corpo, esclusi gli spermatozoi e le 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 di introdurre virus cancerogeni dannosi nei pazienti. Le cellule staminali embrionali (CSE) possiedono un potenziale incredibile, poiché sono in grado di essere trasformate in qualsiasi tipo di cellula presente nel corpo umano, ma sono necessarie ulteriori ricerche per sviluppare metodi migliori per isolare e generare le CSE.
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. Si possono adottare due approcci principali alla terapia con cellule staminali: l’approccio endogeno o l’approccio esogeno. L’approccio endogeno si basa sulla stimolazione delle NSC adulte nel 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 della base situati in profondità negli emisferi cerebrali), nella neocorteccia (lo spessore esterno della corteccia cerebrale altamente convoluta) e nel 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 gli ictus nel tentativo di indurre o migliorare la neurogenesi, evitando così i danni al cervello 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 la neurogenesi e il miglioramento funzionale dopo l’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 miglioramenti drammatici rispetto agli individui nel gruppo placebo. L’eritropoietina ha anche mostrato promesse in pazienti con schizofrenia e in pazienti con sclerosi multipla. Tuttavia, ulteriori studi devono essere eseguiti in gruppi più grandi di pazienti al fine di confermare l’efficacia di eritropoietina.
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 le NSC adulte possono essere ottenute dal giro dentato, dall’ippocampo, dalla corteccia cerebrale e dalla materia bianca sottocorticale (strato sotto la corteccia cerebrale). Studi reali di trapianto sono stati condotti in ratti con lesioni del midollo spinale utilizzando 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 c’erano deficit funzionali come risultato della biopsia. Ci sono stati anche studi sui ratti in cui le CSE o le cellule staminali neurali di derivazione fetale e le cellule progenitrici (cellule indifferenziate; simili alle cellule staminali ma con capacità di differenziazione più limitate) sono state trapiantate in regioni del cervello danneggiate dall’ictus. In questi studi, le NSC innestate si sono differenziate con successo in neuroni e cellule gliali, e c’è stato un certo recupero funzionale. L’avvertimento principale, tuttavia, con le terapie esogene è che gli scienziati devono ancora comprendere appieno i meccanismi sottostanti la differenziazione delle cellule progenitrici e la loro integrazione nelle reti neuronali esistenti. Inoltre, gli scienziati e i medici non sanno ancora come controllare la proliferazione, la migrazione, la differenziazione e la sopravvivenza delle NSC e della loro progenie. Questo è dovuto al fatto che le NSC sono parzialmente regolate dal microambiente specializzato, o nicchia, in cui risiedono.
C’è stata anche una ricerca sulle cellule staminali ematopoietiche (HSC), che di solito si differenziano in cellule del sangue ma possono anche essere transdifferenziate in lineages neurali. Queste HSC possono essere trovate 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 colpi e possono anche essere ulteriormente mobilitate dal fattore stimolante le colonie di granulociti (G-CSF). Studi sul G-CSF nei ratti hanno dimostrato che può portare a un miglioramento funzionale dopo l’ictus, e gli studi clinici sugli esseri umani sembrano promettenti. Studi esogeni sono stati condotti anche nei ratti con le CSE. Le CSE sono state somministrate localmente al sito del danno in alcuni studi o somministrate per via sistemica attraverso il trapianto endovenoso in altri studi. Quest’ultima procedura è semplicemente più fattibile, e le CSE più efficaci sembrano essere quelle derivate dal sangue periferico.
La ricerca che è stata fatta 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 introdurle in un sistema vivente. Per quanto riguarda le CSE, gli studi hanno dimostrato che sono in grado di differenziarsi in neuroni dopaminergici (neuroni che trasmettono o sono attivati dalla dopamina), motoneuroni spinali e oligodendrociti (cellule non neuronali associate alla formazione della mielina). In studi mirati al trattamento dell’epilessia, precursori neurali derivati da cellule staminali embrionali di topo (ESN) sono stati trapiantati negli ippocampi di ratti cronicamente epilettici e ratti di controllo. Dopo il trapianto, non sono state riscontrate differenze nelle proprietà funzionali degli ESN, poiché tutti hanno mostrato 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. Le NSC, d’altra parte, sono già state osservate per sopravvivere e differenziarsi in diverse forme funzionali di neuroni nei ratti. Tuttavia, non è chiaro se le NSC possono differenziarsi nelle diverse forme funzionali in quantità adeguate e se possono sinapsi correttamente con i neuroni ipereccitabili per inibirli, frenando così le crisi.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Anche i trattamenti per la malattia di Parkinson sono promettenti e devono affrontare ostacoli simili. Sono state condotte ricerche cliniche sul trapianto di tessuto mesencefalico fetale umano (tessuto derivato dal mesencefalo, che forma parte del tronco encefalico) negli striati dei pazienti con Parkinson. Tuttavia, questo tessuto è di disponibilità limitata, il che rende il trapianto di CSE più attraente. Infatti, la ricerca ha già dimostrato che i neuroni dopaminergici trapiantabili – il tipo di neuroni interessati dalla malattia di Parkinson – possono essere generati da CSE di topo, primate e umane. L’unica grande differenza tra le CSE murine e quelle umane, tuttavia, è che le CSE umane richiedono molto più tempo per differenziarsi (fino a 50 giorni). Inoltre, i programmi di differenziazione per le CSE umane richiedono l’introduzione di siero animale per potersi propagare, il che potrebbe violare alcuni regolamenti medici, a seconda del paese. I ricercatori dovranno anche trovare un modo per far sopravvivere le cellule progenitrici dopaminergiche derivate dalle CSE per un periodo di tempo più lungo dopo il trapianto. Infine, c’è la questione della purezza delle popolazioni di cellule derivate da CSE; 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 ad ogni studio. Infatti, la generazione di grandi banche di popolazioni cellulari pure e specifiche per il trapianto umano rimane un obiettivo raggiungibile.