Trovata nuova via per trasformare cellule staminali in cellule ossee


    Un gruppo di ricercatori americani della University of North Carolina è rimasto molto sorpreso quando ha scoperto un nuovo modo per trasformare le cellule staminali in cellule ossee e, infine, la possibilità di innescare i processi di crescita ossea nei topi. Il risultato che si attendevano i ricercatori era quello di trasformare le cellule staminali in cellule adipose.

    Scheletro del corpo umanoImmagine 1 - Scheletro del corpo umano. Credit: University of Liverpool Faculty of Health & Life Sciences/Flickr


    «Quanto è accaduto in laboratorio non era quello che ci aspettavamo accadesse. Ma quello che abbiamo scoperto potrebbe essere una via meravigliosa per avviare la formazione delle ossa a livello locale» scrive Janet Rubin professore di medicina presso la UNC School of Medicine.

     

     

     

     

    Immagine 2 - A Sinistra: le fibre di actina verde creano l'architettura della cellula. A destra: Aggiungendo la Citocalasina D le fibre di actina si sciolgono e si riformano  nei nuclei delle cellule. (Credit: UNC School of Medicine).Immagine 2 - A Sinistra: le fibre di actina verde creano l'architettura della cellula. A destra: Aggiungendo la Citocalasina D le fibre di actina si sciolgono e si riformano  nei nuclei delle cellule. (Credit: UNC School of Medicine).

    Il prof. Rubin e i suoi colleghi hanno usato la citocalasina D, una sostanza naturale che si trova nelle muffe, per alterare l'espressione genica nei nuclei delle cellule staminali mesenchimali in modo da costringere queste ultime a diventare osteoblasti (cellule ossee).

    Trattando le cellule staminali, che possono diventare cellule adipose o cellule ossee, con la Citocalasina D il risultato sembrerebbe essere chiaro: le cellule staminali si sono trasformate in cellule ossee. Inoltre l'iniezione di una piccola quantità di Citocalasina D nel midollo osseo dei topi ha causato l’avvio dei processi di formazione delle ossa.

    I risultati della ricerca, pubblicati sulla rivista Stem Cells, mostrano in che modo gli scienziati hanno modificato le cellule staminali per innescare la crescita ossea.

    «Le strutture ossee si formano rapidamente» sostiene Rubin, autore senior dello studio. «I dati e le immagini sono molto chiari; non è necessario essere un biologo per vedere che cosa ha provocato la citocalasina D in un topo in una settimana.»

    Il fulcro della scoperta è una proteina chiamata actina, che forma le fibre che estendono il citoplasma delle cellule per creare il citoscheletro della cellula. Gli osteoblasti hanno più citoscheletro degli adipociti (cellule adipose).

    "I RISULTATI CONTRADDICONO I DATI PRESENTI IN LETTERATURA"  

    Buer Sen, autore principale dello studio e ricercatore associato nel laboratorio di Rubin, ha utilizzato la citocalasina D per spezzare il citoscheletro dell’actina. In teoria, e anche secondo la letteratura, questa azione avrebbe dovuto distruggere la capacità delle cellule di diventare osteoblasti. Le cellule inoltre si sarebbero dovute trasformare in adipociti.

    Invece, Sen ha scoperto che l’actina era fluita all’interno dei nuclei delle cellule staminali, forzandole a diventare osteoblasti.

    Video - Quando la citocalasina D viene aggiunta alle cellule staminali mesenchimali (a destra), le fibre dell’actina vengono ricreate all'interno dei nuclei avviando così il processo di trasformazione delle cellule staminali in cellule ossee (osteoblasti).

    «La mia prima reazione è stata, Non è possibile, Buer» scrive Rubin. «Questo va contro tutti gli studi presenti in letteratura». Ma il dott. Buer ha risposto: «Ho eseguito nuovamente gli esperimenti. Questo è ciò che accade.»

    Il team di Rubin ha ampliato gli esperimenti mentre sta esplorando il ruolo dell'actina. I ricercatori hanno scoperto che nel momento in cui l’actina entra e resta nel nucleo, migliora l'espressione genica in un modo che induce la cellula a trasformarsi in un osteoblasto.

    «Sorprendentemente, abbiamo scoperto che l'actina forma un'architettura all'interno del nucleo e avvia il programma genetico per la formazione delle ossa» scrive Rubin. «Se distruggiamo il citoscheletro ma non permettiamo all'actina di entrare nel nucleo restano nel citoplasma pochi frammenti di actina. In questo modo le cellule staminali non diventano cellule ossee.»

    Conclusioni

    Il team di ricercatori è inoltre passato a effettuare i test su un modello murino. La citocalasina D è stata iniettata in alcuni topi e questo ha provocato la formazione di strutture ossee.

    La formazione delle ossa nei topi non è molto diversa da quella negli esseri umani, quindi questa ricerca potrebbe trovare applicazione anche nelle persone. Nonostante la citocalasina D potrebbe non essere l'agente effettivo che gli scienziati utilizzeranno per innescare la formazione ossea a livello clinico, lo studio del prof. Rubin dimostra che trasportare l’actina nei nuclei delle cellule può essere un buon modo per trasformare le cellule staminali mesenchimali in osteoblasti.

    La ricerca è stata finanziata dal National Institutes of Health USA.

     

     



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