cellule staminali

CELLULE STAMINALI
Note di Annarosa Luzzatto (*),
con la collaborazione di Francesco Forti
a cura della comunità di www.perlulivo.it
Marzo-Aprile 2004 (**)
In questo breve scritto, ci proponiamo di illustrare le caratteristiche e i problemi legati all’uso
terapeutico delle cellule staminali. Lo scopo è di fornire conoscenze tecniche a chi deve prendere
decisioni politiche o a chi semplicemente vuole essere più informato su questo complesso tema.
Il testo è così suddiviso:
Una prima parte, che descrive le caratteristiche e le potenzialità delle cellule staminali,
comprendente i seguenti paragrafi:
1 - Cellule staminali: prospettive
2 - Cellule differenziate e staminali dell’adulto
3 - Dall’uovo all’adulto
4 - Trasfusioni, trapianti e cellule staminali
5 - Due vie nell’uso terapeutico delle cellule staminali: da adulto e da embrione
5a - Le cellule staminali embrionali.
5b - Problemi relativi all’uso di staminali embrionali.
5c - Staminali da embrioni clonati.
5d - Staminali da adulti o da cordone ombelicale.
Una seconda parte, su:
Problemi etici sull’uso delle cellule staminali
Una terza parte, su:
Alcuni esempi di legislazioni nazionali sull’uso delle cellule staminali a scopo terapeutico o di
ricerca
Poi un Glossario, dove vengono spiegati più dettagliatamente i termini tecnici che incontrate in
grassetto nel testo, ed infine una breve Bibliografia, sugli argomenti trattati.
(*) Professore incaricato di Morfologia Sperimentale all'Università di Roma La Sapienza dal 1975 al 1980, dal
1981 al 1992 professore associato di Istologia ed Embriologia sempre presso La Sapienza di Roma. in questo
periodo è stata anche professire incaricato, sempre di Istologia ed Embriologia, presso l'Università della Tuscia
(Viterbo). Dal 1992 al 2000 (data del pensionamento per motivi di salute) è stata professore di Biologia dello
Sviluppo presso l'Università Roma 3. Dal 1998 al 2000 è stata Presidente del Consiglio di Corso di Laurea in
Scienze Biologiche sempre presso l'Università Roma3
(**) Gli estensori del testo ringraziano particolarmente il Dr. Ing. Giuseppe M. Margiotta per le informazioni
fornite ed il costante stimolo a seguire questo tema, così complesso e ricco di prospettive per la soluzione di
tante gravi malattie.
Pag 1/15
Prima parte
1 - Cellule staminali: prospettive
Le cellule staminali sono cellule non specializzate, capaci di dividersi e di dare origine a cellule dei
diversi tessuti adulti. A seconda delle loro potenzialità e della loro origine, si considerano diversi
tipi principali di staminali: le staminali embrionali, considerate totipotenti; le staminali da adulto o
da cordone ombelicale, che possono essere pluripotenti o unipotenti, difficilmente totipotenti.
2 - Cellule differenziate e staminali dell’adulto
Tutti gli animali superiori, uomo compreso, sono costituiti da miliardi di cellule, organizzate a
costituire i diversi organi e tessuti che costituiscono l’organismo.
Nell’adulto, la maggior parte delle cellule è in grado di svolgere funzioni specifiche, ed ha perciò
acquisito caratteristiche morfologiche e funzionali specifiche: queste cellule prendono il nome di
cellule differenziate.
La maggior parte delle cellule differenziate diventa incapace di dividersi. In alcuni tessuti, come nel
muscolo e nel sistema nervoso, si è da sempre creduto che le cellule, una volta che si sono
differenziate durante lo sviluppo embrionale, sopravvivano per tutta la vita dell’individuo, e quindi,
in condizioni normali, non si dividano più e non vengano mai sostituite. In caso di lesioni o di morte
di alcune cellule, nella maggioranza dei casi la perdita viene considerata irrimediabile. Solo di
recente anche in questi tessuti sono state scoperte alcune cellule staminali ed alcune capacità
rigenerative, di cui parleremo in seguito.
Altri tipi cellulari, come le cellule del sangue o della pelle, hanno una vita relativamente breve. Per
esempio, i globuli rossi del sangue sopravvivono circa soltanto una ventina di giorni.
Questi tipi cellulari devono quindi essere sostituiti continuamente. A questa sostituzione
provvedono alcune cellule staminali, uni o pluripotenti, presenti anche nell’adulto.
Per esempio, per la pelle esistono alcune cellule staminali capaci di dividersi in modo asimmetrico,
così che una cellula resti staminale e l’altra si differenzi ed alla fine muoia. In caso di ferite sulla
pelle, questo processo diventa più rapido e la pelle lesionata viene ricostruita.
La cosa è ancora più evidente per le cellule del sangue: nel midollo osseo ci sono delle cellule
staminali pluripotenti (capaci di dare origine a tutte le cellule del sangue), che daranno origine a
cellule staminali unipotenti (capaci di differenziarsi in un solo tipo cellulare), che poi si
differenzieranno nelle diverse cellule del sangue. In caso di emorragia, ovviamente non troppo
grave, le cellule staminali del midollo osseo ricostituiranno più rapidamente le cellule perdute.
3 - Dall’uovo all’adulto
Tutti gli individui adulti, uomo compreso, prendono origine da una singola cellula, che è frutto della
fusione di due cellule particolari, l’oocita, proveniente dalla madre, e lo spermatozoo, proveniente
dal padre (la fusione tra queste due cellule particolari prende il nome di fecondazione).
Questa unica cellula, l’uovo fecondato, darà origine a tutte le cellule dell’adulto, mediante un
complesso processo che prende il nome di sviluppo embrionale.
In condizioni normali la fecondazione ha luogo all’interno del corpo materno, e l’uovo fecondato
inizia subito a dividersi, in due, quattro, otto cellule… alla fine di questo primo processo avremo
una blastocisti (si chiama così perché è una sfera di circa un millimetro circondata da cellule, con
all’interno del liquido, proprio come una cisti in un adulto). Le cellule della superficie della
Pag 2/15
blastocisti sono quelle che si attaccheranno alla parete uterina e consentiranno l’impianto nell’utero
materno. All’interno della blastocisti c’è anche un gruppo di cellule (nodo embrionale), ancora
tutte uguali tra loro, che daranno origine a tutto l’embrione. Queste cellule, capaci di dare origine a
tutti i tipi cellulari, sono le cellule staminali totipotenti.
4 - Trasfusioni, trapianti e cellule staminali
E’ sempre stato un sogno, per gli esseri umani, di poter trovare il modo di sostituire le parti del
corpo lesionate o malate: di avere insomma, la possibilità di utilizzare “pezzi di ricambio”.
Il più antico tipo di “trapianto”, molto semplice perché si può fare da vivente a vivente senza che il
donatore subisca danni, è la trasfusione di sangue. In questo caso, viene “trapiantato” un po’ di
sangue di un donatore in un altro individuo che ne ha bisogno per una ferita, o per una patologia del
sangue.
Con le trasfusioni, si cominciarono ad identificare diverse tipologie nelle cellule del sangue (gruppi
sanguigni), per cui solo la trasfusione tra individui che avessero le stesse caratteristiche andavano a
buon fine, altrimenti il sangue del ricevente distruggeva il sangue donato, rischiando nel contempo
la vita.
Intorno alla metà degli anni 1960 il prof. Barnard eseguì in Sud Africa il primo trapianto di cuore,
inaugurando l’era dei trapianti, ormai praticati su larga scala, soprattutto per cuore e reni, ma anche
per altri organi.
Saltando a tempi più recenti, le prime cellule staminali usate per trapianti sono le cellule del
midollo osseo, progenitrici delle cellule del sangue (cellule ematopoietiche).
Nel caso di leucemie, le cellule ematopoietiche del paziente vengono estratte dal paziente stesso,
quindi in provetta vengono separate le cellule sane da quelle malate. Le cellule sane verranno poi
reinfuse nel paziente, al quale saranno nel frattempo state distrutte tutte le cellule ematopoietiche, in
modo da eliminare tutte le cellule leucemiche e poi restituirgli solo le cellule ematopoietiche sane.
Nel caso di malattie del sangue di origine genetica invece, è necessario il trapianto di cellule del
midollo osseo da donatore. Ovviamente in questo caso si hanno tutti i problemi di possibile rigetto
legati ai trapianti.
Un altro caso più recente di uso delle staminali del paziente si ha nel caso di ustioni particolarmente
ampie: in questo caso si possono prelevare lembi di pelle sana dal paziente, farli crescere in coltura
sino a raggiungere le dimensioni della lesione, e poi con questa nuova pelle ricoprire la lesione
stessa.
Ci sono però anche altre patologie gravi e complesse, nelle quali solo la sostituzione delle cellule
malate con cellule giovani e sane può risolvere il problema.
Si è quindi iniziato lo studio dell’uso delle diverse tipologie di cellule staminali.
5 - Due vie nell’uso terapeutico delle cellule staminali: da adulto e da embrione
Le cellule staminali embrionali.
Le cellule staminali embrionali sono le cellule totipotenti per definizione. Come abbiamo detto, le
staminali embrionali si prelevano da blastocisti, ottenute da fecondazione extracorporea, in vitro.
A questo scopo vengono per lo più usate blastocisti congelate soprannumerarie, ottenute da tecniche
di procreazione assistita, e che altrimenti verrebbero distrutte.
La blastocisti viene aperta, e si mettono in coltura le cellule del nodo embrionale. A questo stadio,
le cellule non hanno ancora subito quella importante transizione nella loro potenzialità di dividersi,
per cui sono capaci di dividersi un numero indefinito di volte (mentre tutte le cellule adulte non
sono in grado di dividersi più di una cinquantina circa di volte, prima di morire).
Pag 3/15
Queste cellule staminali embrionali possono quindi venir moltiplicate in coltura, ed anche costituire
delle linee cellulari permanenti.
Queste cellule, trattate in modo opportuno, possono iniziare a differenziarsi in qualsiasi tipo
cellulare dell’adulto, e in seguito venir impiantate nell’individuo malato per sostituire le cellule
degenerate in seguito ad una determinata patologia.
La cosa presenta un particolare interesse per le patologie del sistema nervoso, in quanto questi tipi
cellulari sono quelli che più difficilmente è possibile riparare con cellule sane da adulto.
Problemi relativi all’uso di staminali embrionali.
L’uso delle staminali embrionali, in teoria molto adatte in quanto totipotenti, pone alcuni grossi
problemi.
Prima di tutto, va messa a punto una tecnica per indurne il differenziamento nel tipo cellulare
desiderato; su questa strada sono già stati fatti molti progressi, che tra l’altro hanno portato ad una
maggiore conoscenza dei meccanismi del differenziamento embrionale normale.
Una volta ottenute le cellule in via di differenziamento, un altro problema non trascurabile è indurre
le cellule embrionali trapiantate a raggiungere la regione lesionata e sostituire le cellule lese. Anche
su questa strada sono stati ottenuti dei progressi, in particolare individuando proteine specifiche
emesse dalle cellule danneggiate e morenti per “chiamare” cellule che siano in grado di sostituirle.
Bisogna però sottolineare che la maggior parte dei successi si sono per ora avuti su animali, mentre
la sperimentazione sull’uomo è ancora ai primissimi passi.
Tra i problemi che richiedono ulteriori studi c’è il problema del rigetto, in quanto le staminali
embrionali provengono pur sempre da un embrione con un corredo genetico diverso dal ricevente.
In alcuni laboratori americani (solo pochi sono autorizzati a lavorare sugli embrioni umani) sono
state messe a punto colture stabili di staminali provenienti da embrioni diversi, in modo da
permettere di possedere pronte varie tipologie cellulari, che siano il più possibile compatibili coi
diversi riceventi.
Un altro problema non ancora risolto è la potenziale cancerogenicità delle staminali embrionali.
Come abbiamo detto, le cellule del nodo embrionale della blastocisti sono capaci di dividersi
indefinitamente, come le cellule cancerose, e inoltre non sono ancora sensibili ai segnali delle
cellule circostanti che rendono ordinata la moltiplicazione delle cellule sane adulte. Quindi,
trapiantare cellule staminali embrionali non differenziate presenta il rischio di impiantare cellule che
continueranno a dividersi senza differenziarsi, producendo tumori.
Ovviamente, se si riesce a far iniziare il differenziamento nella direzione voluta a tutte le cellule che
devono venir impiantate, il rischio non dovrebbe più sussistere. Il problema grosso è ottenere la
certezza assoluta di non impiantare, insieme alle cellule in via di differenziamento, anche solo
poche cellule del tutto indifferenziate.
Staminali da embrioni clonati.
Clonare un embrione significa sostituire il nucleo di un ovulo con il nucleo di una cellula adulta
della persona di cui si vuole produrre una fotocopia, almeno da un punto di vista genetico.
Pur esistendo medici e ricercatori vari che di tanto in tanto affermano di essere riusciti a produrre un
bambino-fotocopia, la clonazione riproduttiva è praticamente proibita in tutto il mondo, inoltre
sarebbe molto rischiosa, perché anche tra gli animali si sono ottenuti successi solo a prezzo di
decine o centinaia di fallimenti, embrioni malformati, neonati non normali.
Diverso il discorso per la clonazione terapeutica. In questo caso, lo scopo sarebbe di ottenere una
blastocisti e cellule staminali con lo stesso patrimonio genetico dell’individuo cui dovrebbero venir
trapiantate. Lo scopo di tale esperimento consiste nel produrre cellule staminali che, avendo lo
stesso patrimonio genetico del ricevente, non provochino alcuna reazione di rigetto.
Un esperimento di questo genere è stato recentemente compiuto da un equipe di ricercatori coreani
ed americani, che, anche per ottenere una sola blastocisti normale, hanno dovuto eseguire circa
trecento trapianti nucleari ottenendo gli oociti da sedici donne volontarie.
Pag 4/15
Naturalmente, anche se in questo modo si risolvono gli eventuali problemi di rigetto, non si risolve
il problema delle patologie genetiche, in quanto le cellule staminali così ottenute porterebbero anche
i geni della malattia. Restano inoltre validi i problemi relativi alla cancerogenicità.
Infine, se utilizzare a scopi terapeutici embrioni soprannumerari destinati ad essere distrutti può non
creare problemi etici, utilizzare ovuli ottenuti appositamente da donne volontarie, dei problemi,
anche seri, li pone.
Quando abbiamo criticato la legge italiana sulla procreazione medicalmente assistita, l’elemento
sul quale si è particolarmente insistito è il divieto di produrre embrioni soprannumerari e l’obbligo
di reimpiantare tutti gli embrioni subito in utero. La critica principale a questo articolo è di natura
sanitaria: per ottenere gli oociti da una donna, bisogna sottoporla ad iperstimolazione ormonale,
pratica pericolosa per la salute della donna, e tanto più pericolosa se ripetuta.
La clonazione terapeutica richiede che donne volontarie si sottopongano a questa
iperstimolazione ormonale, e la pratica rischia di produrre effetti deleteri sulla salute di donne, che
magari vi si sottopongono senza conoscerne bene le possibili conseguenze.
Staminali da adulti o da cordone ombelicale.
Il problema che ha, all’inizio, limitato la ricerca sulle cellule staminali da adulti è la loro limitata
potenzialità a dare origine a diversi tipi cellulari. Negli ultimi anni però gli studi sulle cellule
staminali da adulto o da cordone ombelicale si sono moltiplicati, ottenendo anche notevoli successi.
Le staminali da cordone ombelicale, che possono essere raccolte da cordoni ombelicali che
altrimenti andrebbero distrutti, presentano il problema di essere presenti in numero relativamente
basso, e quindi richiedono un grosso lavoro di purificazione ed isolamento dalle altre cellule. Una
volta purificate però posso venir congelate e conservate a lungo. La loro potenzialità è elevata, in
genere maggiore di quella delle staminali da adulto.
Per questo, in alcuni ospedali si stanno istituendo banche dei cordoni ombelicali.
Anche sulle potenzialità delle staminali da adulto si stanno facendo grandi progressi.
In primo luogo, si è imparato a portare le staminali pluripotenti presenti nell’adulto ad uno stadio di
minore differenziamento, rendendo così possibile indurle poi a differenziarsi in un maggior numero
di tipi cellulari differenti (transdifferenziamento) . Contemporaneamente si è scoperto che anche
qui tessuti e quegli organi che un tempo si ritenevano privi di cellule staminali, come per esempio il
sistema nervoso, in realtà ne contengono, sia pure in misura limitata.
Nello stesso tempo si sono scoperti, anche da parte di gruppi di ricerca italiani, molti fattori che
inducono sia lo sdifferenziamento che il differenziamento cellulare, nonché proteine specifiche che
attraggono le cellule staminali nel luogo dove si rendono necessarie.
Ovviamente, tutto è più semplice quando è possibile stimolare e riattivare le staminali dello stesso
paziente, mentre può essere più complesso il trapianto di staminali da un individuo al’altro.
Anche in questo caso, gli esperimenti sono stati condotti per lo più su animali, e la sperimentazione
sull’uomo è ancora all’inizio.
Seconda parte
5 - Problemi etici sull’uso delle cellule staminali
Abbiamo visto che le cellule staminali possono provenire da adulto (o da cordone ombelicale)
oppure da embrioni.
L’uso terapeutico di staminali adulte o da cordone ombelicale non pone particolari problemi etici:
nel caso si tratti delle staminali prelevate dallo stesso paziente poi, di problemi etici non ne esiste
nessuno, esistono solo i problemi tecnici.
E’ infatti possibile prelevare, selezionare e reimpiantare le cellule staminali ematopoietiche, come
già si fa talvolta nel caso di alcune leucemie, mentre il discorso si fa più complesso quando si
Pag 5/15
devono indurre staminali normalmente quiescenti a migrare per sostituire cellule lesionate. Su
questo argomento si stanno ora concentrando numerosi studi, anche italiani.
Nel caso di cellule staminali prelevate da donatore, ovviamente si possono prelevare con facilità
solo alcuni tipi di staminali, come le cellule ematopoietiche.
Anche in questo caso non ci sono problemi etici, ma problemi tecnici sì, qualora le cellule da
sostituire non siano appunto quelle ematopoietiche. Il problema consiste nel riuscire a far
sdifferenziare le staminali prelevate, farle moltiplicare in coltura e poi indurle a differenziarsi nel
tipo cellulare di cui il paziente ha bisogno. Questo procedimento, molto complesso, è ancora
oggetto di studio. Naturalmente, per prelevare cellule staminali più rare e difficili da raggiungere,
come quelle cerebrali, è sempre possibile mettere a punto tecniche per il prelievo da cadavere.
Inoltre le cellule trapiantate devono essere indotte a raggiunger la zona lesionata per sostituire le
cellule lese.
Ovviamente, trattandosi di un tipo, sia pure particolare, di trapianto, c’è sempre presente il problema
del possibile rigetto.
I problemi etici si pongono invece quando si tratta di utilizzare cellule staminali embrionali.
Ovviamente, la gravità dei problemi etici viene sentita in modo differente da persone con
formazione, cultura e religione differenti: si va dal rifiuto totale all’accettazione senza riserve, con
tutti i possibili gradi intermedi.
Cominciamo ad esaminare questo problema, da un punto di vista molto semplice: quali sono i
pericoli ed i danni reali che l’uso di cellule staminali comporta?
Da un punto di vista prettamente scientifico, è difficile affermare che una blastocisti è già un essere
umano. Si tratta di un grumo di cellule, totalmente incapaci di proseguire nello sviluppo se non si
impianta in un utero materno, ed in natura, si sa che molte blastocisti non riescono a impiantarsi, e
vengono distrutte naturalmente, senza che nessuno se ne accorga.
Se le cellule di una blastocisti sono un essere umano da proteggere, solo perché hanno il patrimonio
genetico di un essere umano, allora si potrebbe sostenere che sono da proteggere i globuli rossi, le
cellule dello strato corneo della pelle… tutte cellule col patrimonio genetico di un essere umano,
eppure destinate a morire, senza scandalizzare nessuno.
Se poi si parla di “potenzialità”, il discorso è analogo. La vita è un processo continuo, da un
individuo all’altro.
Sono “vivi” gli oociti e gli spermatozoi, così come gli ovuli fecondati, ed appunto, le cellule della
pelle o del sangue. Se si divide in due una blastocisti avremo due gemelli: allora quanti esseri umani
distruggiamo, se muore una blastocisti? Uno? Due? Più di due? Non lo sappiamo.
Sappiamo però per certo che un reale progetto di essere umano si realizza solo dopo l’impianto in
utero, quando il grumo di cellule comincia a differenziarsi in embrione.
Preoccuparsi della salute di una blastocisti, come se già fosse una persona umana, dal mio punto di
vista, mi sembra quindi fuori luogo
Il problema si complica se guardiamo le cose dal punto di vista della donna che deve fornire gli
oociti.
Se, per uso sperimentale o terapeutico, si usano le blastocisti soprannumerarie ottenute da una
iperstimolazione ormonale compiuta alo scopo di una procreazione medicalmente assistita (pratica
questa che la legge italiana appena approvata vieta, in quanto vieta di ottenere blastocisti
soprannumerarie) allora non vedo pericoli.
Vedo invece grossi pericoli se la donna viene indotta a produrre oociti (e quindi a subire
l’iperstimolazione ormonale) per fini esclusivi di ricerca, come è avvenuto alle donne “volontarie”
della Corea del Sud.
L’iperstimolazione ormonale è una pratica pericolosa, tanto è vero che uno dei maggiori difetti della
legge approvata in Italia sulla procreazione medicalmente assistita sta proprio nel fatto che,
Pag 6/15
impedendo la produzione di blastocisti soprannumerarie, impone alla donna di ripetere questo
trattamento, tanto più pericoloso se ripetuto, nel caso che il primo tentativo fallisca oppure che lei
desideri avere altri figli.
Inoltre, come per il trapianto di organi, potremmo assistere ad un commercio criminale di oociti,
prodotti da donne mercenarie o poco o nulla informate dei rischi che corrono.
Infine, riguardo alla sicurezza, le staminali embrionali presentano dei problemi. Il primo è il rigetto,
per superare il quale è stato eseguito, in Corea del Sud, con la collaborazione di scienziati
americani, un tentativo di clonazione terapeutica, cioè di sostituzione del nucleo dell’uovo
fecondato col nucleo del paziente da curare.
In questo caso, vedo due pericoli: il primo, quello già espresso, della produzione di oociti a scopo
esclusivamente terapeutico, cioè si mette a rischio la salute di molte donne per una possibilità
eventuale di avere una nuova terapia – molte donne, perché anche in Corea, anche solo per ottenere
blastocisti dalle quali prelevare cellule staminali, sono stati necessari precchie decine di esperimenti
per ottenerne una sola.
Inoltre c’è un altro rischio, non remoto. Una volta ottenuta la blastocisti “clonata”, sarà ben difficile
ipotizzare che non esista un qualche medico disponibile ad impiantarla in una donna per ottenere un
individuo clonato, a fare cioè una “clonazione riproduttiva”.
A parte l’aberrazione della clonazione in sé, sappiamo bene quanti rischi corra un individuo clonato,
quanti bambini malformati rischierebbero di nascere in questo modo.
L’altro problema legato all’uso terapeutico delle staminali embrionali sta nella loro potenziale
cancerogenicità. Per ora, non si è ancora mai raggiunta la sicurezza di riuscire ad isolare solamente
le cellule in via di differenziamento e senza più potenzialità cancerogenetiche.
Questo rischio, non etico ma tecnico, sconsiglia, per ora, l’uso terapeutico delle staminali
embrionali. Nello stesso tempo però sembra doveroso poter continuare a studiarle, sia per
comprendere i meccanismi che regolano lo sviluppo ed il differenziamento umano, sia perché non è
detto che le obiezioni attuali non possano venir superate in un futuro.
Mentre la maggioranza sei paesi del mondo vietano la clonazione anche terapeutica, l’uso di
staminali embrionali da blastocisti soprannumerarie è quasi ovunque permesso, sia pure con
regolamentazioni più o meno severe.
Da questo punto di vista, l’Italia, con la nuova legge sulla procreazione assistita, si presenta come
l’unico paese occidentale dove ogni tipo di ricerca sulle staminali embrionali viene totalmente
vietata. Anche in questo campo, nel tempo, resteremo ultimi in Europa e nel mondo.
Pag 7/15
Terza Parte
Alcuni esempi di legislazioni nazionali
sull’uso delle cellule staminali a scopo terapeutico o di ricerca
ftp://ftp.cordis.lu/pub/rtd2002/docs/sec441final.pdf
Dal documento approvato dalla Commissione Europea il 3.4.2003 sulla ricerca sulle cellule staminali:
[….]
- Il prelievo di cellule staminali da embrioni umani soprannumerari è consentito dalla legge, a
determinate condizioni, nei seguenti paesi: Finlandia, Grecia, Paesi Bassi, Svezia e regno Unito.
Il prelievo di cellule staminali da embrioni umani soprannumerari è vietato nei seguenti paesi,
sebbene la legge consenta, a determinate condizioni, l’importazione e l’utilizzo di linee di cellule ES
umane: Germania, Austria Danimarca e Francia (qui il dibattito è ancora in corso)
- Il prelievo di cellule staminali da embrioni umani soprannumerari è vietato nei seguenti paesi:
Austria, Danimarca, Francia, Irlanda, Spagna e Italia (dopo la recente approvazione della legge sulla
procreazione assistita).
- Nei seguenti paesi non esiste una legislazione specifica in merito alla ricerca sull’embrione umano e
sulle cellule Es umane: Belgio, Lussemburgo e Portogallo.
Altre notizie:
Da: Notiziario Aduc, http://staminali.aduc.it, Anno III Numero 53 (23 Gennaio 2004)
- Gb. Modifiche in vista per la legge sulla fecondazione assistita
Negli USA la situazione è molto diversa nei diversi stati:
- Usa. Maryland. Proposta di legge per offrire il cordone ombelicale alla ricerca
- Usa. California. Proposta di referendum per tre miliardi di dollari alla ricerca sulle staminali
- Usa. Sud Dakota. La House ha bandito la clonazione umana
- Usa. Proposta di legge per la donazione del cordone ombelicale
- Cile. Una legge contro la clonazione e per la famiglia
- Messico. Chiapas: votata la legge contro la clonazione
- Svizzera. Il 19.12.2003 è stata approvata una legge federale sulle cellule staminali che stabilisce condizioni
restrittive ben determinate per l’uso di staminali a scopo di ricerca da embrioni soprannumerari.
Insieme alla legge, entrerà in vigore anche un’ordinanza che stabilirà le modalità tecniche di applicazione
della legge.
- Canada. Legge anit-clonazione di nuovo al Senato.
- Cina. I Governo detta la linea sulla clonazione: si' alla terapeutica, no alla riproduttiva.
- Israele. Comitato della Knesset per vietare la clonazione riproduttiva.
- Brasile. Grazie alle modifiche al progetto originario verra' permessa la clonazione terapeutica e la ricerca
con gli embrioni.
Pag 8/15
Glossario
Pag 9/15
Blastocisti: stadio dello sviluppo embrionale (vedi anche sviluppo embrionale) costituito da una
sferula cava del diametro di pochi millimetri. Uno strato sottile di cellule ne ricopre la superficie
(trofoblasto, destinato a formare la parte embrionale della placenta), mentre all’interno si trova del
liquido, ed un piccolo gruppo di cellule, aderente al trofoblasto da un lato (nodo embrionale)
destinato a dare origine a tutto l’embrione. Nello sviluppo normale, la fecondazione avviene nel
corpo femminile nella parte alta delle tube, e lo sviluppo sino allo stadio di blastocisti si raggiunge
durante il percorso nelle tube verso l’utero, dove il trofoblasto aderirà e darà luogo, insieme alla
parete uterina, alla placenta.
Nel caso della fecondazione extracorporea in vitro l’ovulo fecondato (zigote) si può sviluppare al
di fuori del corpo materno sino allo stadio di blastocisti avanzata (anche sino a 80-150 cellule), poi
deve essere impiantato in utero, se si desidera che lo sviluppo possa progredire.
Cancerogenicità: la potenzialità di alcune cellule, e di alcune linee cellulari, di dare origine a
tumori anche maligni se introdotte in un organismo adulto.
Cellule differenziate: le cellule di un organismo che presentano caratteristiche morfologiche e
funzionali specializzate, come per esempio le cellule nervose, le cellule dell’epidermide, ecc.
Cellule ematopoietiche: cellule staminali, presenti in tutti gli individui, capaci di differenziarsi in
tutte le cellule del sangue. Si tratta quindi di cellule staminali pluripotenti (vedi anche staminali
pluripotenti) e sono localizzate all’interno delle ossa, costituendo il cosiddetto midollo osseo.
Cellule germinali: le cellule di un organismo destinate a produrre un nuovo individuo della
generazione successiva. Sono cellule germinali mature gli oociti (vedi anche sviluppo embrionale)
e gli spermatozoi. Nei mammiferi, mentre gli spermatozoi mantengono delle cellule staminali
(unipotenti) che danno origine, pressoché per tutta la vita, a nuovi spermatozoi maturi, gli oociti si
moltiplicano soltanto durante lo sviluppo intrauterino, e dopo la nascita sono già tutti presenti
nell’ovaio, e matureranno soltanto nell’età adulta.
Cellula somatiche: tutte le cellule di un organismo, ad eccezione delle cellule germinali. Le cellule
somatiche sono in genere differenziate in modo più o meno definitivo, e sono destinate a
moltiplicarsi un numero limitato di volte prima di morire. Le cellule somatiche sono inoltre in grado
di recepire tutta una serie di segnali dell’organismo di cui fanno parte, che modulano la durata della
loro vita e la loro capacità di dividersi.
Clonazione: riproduzione di un embrione geneticamente identico ad un adulto, che a questo scopo
ha donato una sua cellula. La tecnica prevede l’eliminazione del nucleo da una cellula uovo
(oocita), e la sua sostituzione col nucleo dell’individuo che si vuole clonare. In seguito, lo zigote
così ricostituito viene lasciato sviluppare.
La prima clonazione di mammifero che produsse un animale vitale è stata la clonazione della pecora
Dolly da parte di un gruppo di ricercatori scozzesi nel 1996. In seguito sono stati clonati altri
animali, ma tutti presentavano qualche anomalia più o meno importante. Inoltre, per ogni animale
nato in genere si avevano decine o anche alcune centinaia di fallimenti e di aborti.
Clonazione riproduttiva: quando la clonazione arriva sino alla produzione di un intero organismo
destinato a crescere e diventare adulto. L’esperimento è stato sino ad ora tentato solo su animali, ed
è proibito, sia per i rischi tecnici che per motivi etici, nella specie umana. In questo caso si procede
in vitro alla sostituzione del nucleo dell’uovo con quello di una cellula somatica, si fa quindi
sviluppare in vitro sino allo stadio di blastocisti, poi la blastocisti viene impiantato nell’utero di una
madre ricevente dove dovrebbe svilupparsi sino alla nascita.
Pag 10/15
Clonazione terapeutica: clonazione il cui scopo è quello di ottenere blastocisti in vitro, con lo
stesso patrimonio genetico di un individuo malato che si intende curare con le cellule staminali.
Tecnica complessa ed ancora sperimentale.
Colture cellulari: cellule provenienti da individui adulti (in genere, solo cellule cancerose) o da
blastocisti che sono state distrutte e da cui sono state prelevate le cellule del nodo embrionale.
Queste cellule si moltiplicano indefinitamente in vitro, e talvolta possono venir indotte a
differenziarsi in particolari tessuti. Quando le cellule coltivate mantengono le loro caratteristiche
strutturali e funzionali per molte generazioni, si parla di linee cellulari stabili.
Cromosoma: corpicciolo allungato, presente nel nucleo di tutte le cellule, e contenente il
patrimonio genetico, costituito da acido desossiribonucleico (DNA). Il numero di cromosomi
presenti nel nucleo è specifico di ogni specie. Nella specie umana nei gameti i cromosomi sono 23,
tutti diversi tra loro. Dopo la fecondazione, tutte le cellule dell’organismo avranno un corredo
cromosomico doppio, nella specie umana 46.
Differenziamento: il processo tramite il quale si passa da uno stadio in cui tutte le cellule sono
uguali e non svolgono funzioni specifiche (l’uovo ed anche le cellule della blastocisti, oppure da
cellule staminali anche adulte) ad uno stadio in cui le singole cellule presentano forme e funzioni
specifiche (es: cellule epiteliali, nervose, ecc). Quando da una blastocisti si passa ad un feto e poi ad
un bambino si parla di differenziamento embrionale.
DNA: è una molecola biologica filiforme, dello spessore di un milionesimo di millimetro, e lunga
quasi un metro, contenuta all’interno del nucleo, dove ovviamente è ben arrotolata nei cromosomi
per funzionare in modo ordinato.
La molecola di DNA può venir paragonata ad un nastro magnetico che funziona da memoria e da
piano operativo per la costruzione e la manutenzione del sistema vivente.
Sia la struttura delle cellule, sia quella di tessuti ed organi, sia la trasformazione da embrione a
organismo adulto, sia la stessa riproduzione e morte dell'individuo, nonché parte anche del suo
comportamento nell'ambiente, sono tutte informazioni in qualche modo "scritte" nel DNA di ogni
essere vivente.
Attualmente si conosce tutto il codice del DNA umano, ma ancora c’è molto da studiare su come
questo codice venga “letto” per produrre i suoi effetti.
La conoscenza di questi dati è di grande importanza per la comprensione sia delle malattie
genetiche, sia di come si possa indurre una cellula a differenziarsi in una direzione voluta, come per
esempio nel caso di cellule staminali per uso terapeutico.
Fecondazione: la fusione di un oocita e di uno spermatozoo per dare origine ad uovo fecondato o
zigote, che poi si svilupperà in un nuovo individuo.
Va sottolineato che sia l’uovo che lo spermatozoo possiedono un corredo cromosomico, specifico di
ogni specie, in cui ogni cromosoma è presente in un’unica copia. Alla fecondazione lo zigote
assume quindi un corredo cromosomico doppio, quello proveniente dalla madre (oocita) e quello
proveniente dal padre (spermatozoo).
Gameti: (cellule germinali), oociti e spermatozoi.
Iperstimolazione ormonale: pratica che consiste nella somministrazione ad una donna di una
quantità di ormoni femminili molto elevata, in modo da indurre la maturazione di più oociti
contemporaneamente. Questa pratica viene necessariamente praticata nel caso in cui la donna debba
sottoporsi a procreazione assistita, cioè in vitro, al di fuori del suo corpo. L’iperstimolazione
ormonale, inducendo la maturazione di più oociti contemporaneamente, consente ai medici di
Pag 11/15
prelevarli direttamente dall’ovaio, mentre altrimenti i medici non riuscirebbero a individuare l’unico
oocita che matura ad ogni ciclo in condizioni normali.
L’iperstimolazione ormonale non è priva di rischi, e può portare a complicazioni anche molto gravi,
soprattutto se viene ripetuta.
Linee cellulari: cellule in coltura che mantengono stabili le loro caratteristiche pur continuando a
dividersi a lungo. Possono derivare da cellule cancerose oppure da cellule prelevate da blastocisti.
Midollo osseo: è contenuto nella parte centrale cava delle ossa lunghe, ed è formato in larga parte
da cellule ematopoietiche, che sono cellule staminali pluripotenti, capaci di differenziarsi in tutti i
tipi di cellule del sangue, dai globuli rossi ai diversi globuli bianchi.
Nodo embrionale: gruppo di cellule ( vedi anche sviluppo embrionale) presente all’interno della
blastocisti dal quale deriverà tutto l’embrione. Se la blastocisti viene rotta, le cellule del nodo
embrionale si staccano le une dalle altre, non si differenziano più, se non sottoposte a particolari
stimoli, e continuano a dividersi indefinitamente, dando origine a linee cellulari.
Nucleo: la parte centrale di ogni cellula, contenente principalmente i cromosomi, e quindi il
patrimonio genetico dell’organismo.
Oocita: cellula germinale femminile, destinata a fondersi con uno spermatozoo per dare origine ad
uno zigote o ovulo fecondato (vedi anche sviluppo embrionale). L’oocita è di forma sferica, in
genere piuttosto grande. Contiene, oltre al nucleo coi suoi cromosomi, anche abbondante
citoplasma, che contribuirà a determinare le prime fasi di sviluppo.
Ovulo fecondato: cellula con un patrimonio cromosomico costituito da coppie di cromosomi a due
a due equivalenti tra loro, destinato a svilupparsi sino a dare origine ad un nuovo individuo. E’
sinonimo di zigote.
Patrimonio genetico: il corredo di geni, che determinano le caratteristiche specifiche di ogni
individuo, contenuti nei suoi cromosomi.
Rigetto: la reazione di un organismo verso cellule o organi geneticamente diversi, che l’individuo
riconosce come estranei e tende a distruggere o ad espellere. Il fenomeno del rigetto si presenta nel
trapianto di organi, e viene neutralizzato con opportune terapie ed anche con la scelta di organi che
provengano da donatori il più possibile compatibili col ricevente: il massimo di compatibilità si ha
ovviamente tra gemelli identici.
Sdifferenziamento: processo mediante il quale si induce una cellula già parzialmente differenziata
a perdere le sue caratteristiche specifiche e ritornare ad essere una cellula meno differenziata. Tappa
fondamentale se si vogliono ottenere da cellule adulte cellule staminali multipotenti, capaci di
differenziarsi in cellule completamente differenti (ad es: cellule ematopoietiche in cellule nervose
od altro). Vedi transdifferenziamento.
Spermatozoo: cellula germinale maschile, piccola e mobile, destinata a fondersi con un oocita per
dare origine ad uno zigote.
Staminali pluripotenti (multipotenti): cellule indifferenziate, capaci di dividersi e di dare origine
a cellule progenitrici di più tipi cellulari, come per esempio le diverse cellule del sangue. Sono
presenti negli embrioni anche avanzati, nei feti, nel cordone ombelicale ed anche, sia pure in minore
Pag 12/15
misura, negli adulti. Molti autori distinguono questi due termini, ma le differenze sono minime, e
sempre più sovrapponibili.
Schema della derivazione delle cellule del sangue. Da una cellula staminale
pluripotente derivano prima cellule staminali ancora pluripotenti (mieloidi e
linfoidi), ma con potenzialità più limitate, poi cellule unipotenti e infine le cellule
differenziate del sangue.
Il globulo rosso, la cellula più piccola dell’organismo, nei mammiferi è priva di
nucleo ed ha un diametro di circa 7 millesimi di millimetro.
Staminali totipotenti: cellule presenti soltanto in embrioni molto precoci, prima dell’impianto in
utero, e capaci di dare origine a tutti i tipi cellulari di un individuo adulto.
Staminali unipotenti: cellule presenti in molti tessuti adulti che si rinnovano continuamente. Sono in
grado di dividersi, dando origine ad una cellula che resta staminale e ad una che si differenzia nelle
caratteristiche tipiche della cellula matura, in genere incapace di ulteriori divisioni. Per esempio, le
cellule dello strato germinativo (il più profondo) dell’epidermide.
Schema di una sezione di pelle (perpendicolare alla superficie cutanea).
Le cellule dello strato basale sono cellule staminali unipotenti, in quanto sono in
grado di dividersi, dando origine ad una cellula che resta staminale, e ad una che si
sposta verso la superficie cutanea differenziandosi e poi morendo (lo strato corneo
della pelle è costituito da cellule morte che poi si sfaldano).
Nello strato basale c’è una cellula (CD) che si sta dividendo, all’interno si vedono i
due gruppi di cromosomi che formeranno i due nuclei delle cellule figlie.
I nuclei sono colorati in marrone. Nello strato corneo, costituito da cellule morte, i
nuclei non sono più presenti.
Le cellule piatte differenziate hanno un diametro di circa 30 millesimi di
millimetro.
Sviluppo embrionale: il processo che, a partire da uno zigote, porta allo sviluppo di un nuovo
organismo. Può venir suddiviso in vari stadi, il primo, dallo zigote alla blastocisti, può avvenire
anche al di fuori del corpo materno, in vitro.
a – Fotografia al microscopio di un oocita fecondato. Il suo diametro è di circa 50 millesimi di millimetro.
b – Fotografia di una sezione trasversale di una blastocisti, nella quale si distinguono le cellule superficiali,
che daranno origine alla placenta, la parte centrale ripiena di liquido, e la massa cellulare interna(MC) o
nodo embrionale ad una estremità.
Le dimensioni della blastocisti sono appena più grandi di quelle dell’oocita, a causa della pressione del
liquido interno. Le cellule invece sono molto più piccole.
c – Schema di un oocita che ha subito le prime due divisioni cellulari, dando origine a quattro cellule
ognuna delle dimensioni di un quarto dell’oocita.
d - rappresentazione schematica di una blastocisti, dove è messo in evidenza il nodo embrionale (MC),
dal quale si originerà tutto l’embrione, ed è quindi costituito da cellule staminali totipotenti.
Transdifferenziamento: quando una cellula, più o meno differenziata, viene indotta a perdere le
sue caratteristiche differenziate (sdifferenziamento) e quindi indotta a differenziarsi in un tipo
cellulare differente.
Pag 13/15
Sequenza schematica del transdifferenziamento delle cellule pigmentate della retina in cellule trasparenti del cristallino dell’occhio di uccello
Cellula pigmentata
isolata dalla retina
La cellula pigmentata si riproduce in coltura Modificando le condizioni
sino a formare uno
di coltura, le cellule perdono
strato di cellule pigmentate
le caratteristiche di cellule pigmentate
della retina
Con l’aggiunta alla coltura di
sostanze particolari, le cellule
sdifferenziate cominciano a
differenziarsi in cellule trasparenti del
cristallino.
Trapianto: quando in un organismo malato si sostituisce l’organo malato con un organo sano
prelevato da un defunto o da un donatore vivente. Si possono trapiantare anche cellule staminali,
soprattutto della linea ematopoietica. Naturalmente bisogna sempre tener conto della possibilità del
rigetto.
Trasfusione: si tratta in realtà di un tipo particolare di trapianto, molto semplice ed in uso da
tempo: il trapianto di sangue da un donatore vivente ad un ricevente. Per evitare il rigetto si presta
grande attenzione che donatore e ricevente abbiano lo stesso gruppo sanguigno.
Trofoblasto: strato di cellule che circonda la blastocisti e che, dopo l’impianto nell’utero materno,
darà origine alla parte embrionale della placenta.
Zigote: ovulo fecondato destinato a dare origine a un nuovo organismo.
Pag 14/15
BIBLIOGRAFIA
1. Brigg, R. & King, T.J., 1952. “Transplantation of living nuclei from blastula cells into
enucleated frogs’ eggs” Proc. Nat. Acad. Sci USA, 38, 455-463.
(primo esperimento di trapianto di un nucleo di una cellula ancora indifferenziata in un oocita
privato del suo nucleo, in un anfibio).
2. Gurdon, J.B., 1960. “The developmental capacity of nuclei taken from differentiatied
enendoderm cells of xenopus laevis.” J. Embryol. Exp. Morphol. 8, 505-526.
(primo esperimento di trapianto di un nucleo di una cellula differenziata in un oocita privato di
nucleo, in un anfibio; l’esperimento era stato fino ad allora giudicato impossibile)
3. Wilmut, I., A E. Schnieke, J. McWhir, A.J. Kind & K. H. S. Campbell, 1997. “Viable
offspring derived from fetal and adult mammalian cells.” Nature, 385, 818-813.
(I ricercatori del Roslin Institute di Edimburgo “clonano” la pecora Dolly. La clonazione nei
mammiferi era sino ad allora giudicata impossibile)
4. Shiels, P.G., A.J. Kind, K.H. Campbell, D. Waddington, I. Wilmut, A. Colman, A.E.
Schnieke, 1999. “Analysis of telomere lengths in cloned sheep”. Nature, 399, 316-317.
(Dolly risulta essere nata con l’età biologica della madre donatrice del nucleo)
4. Bjorson, C.R.R., R.L. Rietze, B.A. Reynolds, M.C. Magli and A.L. Vescovi, 1999.
“Turning Brain into Blood. A Hematopoietic fate Adopted by Adult neural Stem Cells in Vivo.”
Science, 283, 534-537.
(Transdifferenziamento di staminali adulte. Vescovi e la Magli sono dell’Istituto neurologico
Bestia di Milano)
5. Reya, T., S. Morrison, M.F. Clarke, I:L. Weissman, 2001. “Stem cells, cancer, and cancer
stem cells.” Nature, 414, 1 november.
(problema della “cancerogenicità” delle staminali embrionali)
6. Wurmser, A.E. and F.E. Gage, 2002. “Stem cells: Cell fusion causes confusion.” Nature,
416, 458-487.
(Problemi riguardanti la possibilità di “transdifferenziamento” di cellule staminali adulte).
7. Plachino, S., A. Quattrini, E. Brambilla, A. Gritti, G. Salani, G. Dina, R. Galli, U. Del
Carro, S. Amadio, A. Bergami, R. Furlan, G. Comi, A.L. Vescovi & G. Martino, 2003.
“Injection of adult neurospheres induces recovery in a chronic model of multiple sclerosis.”
Nature, 422, 688-694.
(esperimento terapeutico con staminali adulte. Tutti i ricercatori sono del S. Raffaele di Milano)
8. Gurdon, J.B., J.A. Byrne and S. Simonsson, 2003. “Nuclear reprogramming and stem
cell creation.” PNAS, 100 suppl. 1, 11819-11822.
(studio delle trasformazioni che deve subire un nucleo prima di essere trapiantato in un oocita,
per dirigerne lo sviluppo, in anfibi e mammiferi)
9. Lee O.K., T,K. Kuo, W.M. Chen, K.D. Lee, S.L. Hsieh, T.H.Chen, 2004. “Isolation of
multipotent mesenchymal stem cells from umbilical cord blood.” Blood, 103(5), 1669-1675.
(sull’uso delle cellule staminali da cordone ombelicale)
10. W.S. Hwang et S.H. Moon, 2004. “Evidence of a pluripotent human embryonic stem cell
line derived from a cloned blastocyst,” Science, DOI:10.1126/science.1094515, February 12.
(clonazione umana terapeutica all’università di Seul).
Pag 15/15