Cellule staminali: modi per capire le fasi di sviluppo durante la gravidanza

LA JOLLA, CA (US), ottobre 2019 — Esiste una prima volta, un primo evento nella vita quando uno spermatozoo fertilizza una cellula uovo e le cellule iniziano a dividersi.

Il modo in cui le prime 100 cellule si organizzano (stadio chiamato blastocisti) ha delle profonde implicazioni sulla gravidanza, su come si formeranno gli organi o su come potrebbero ammalarsi in futuro. Finora i ricercatori non avevano però un buon modello per studiare come si organizzava una blastocisti.

Per la prima volta, i ricercatori del Salk Institute e del University of Texas Southwestern Medical Center hanno creato una blastocisti di topo o blastoide in vitro a partire da una singola cellula senza il bisogno di produrre un embrione. Come hanno descritto nell’articolo pubblicato su Cell, queste colture blastoidi possono essere impiantate in utero, e possono aiutare l’avanzamento della ricerca per capire la gravidanza, l’infertilità e i problemi di salute legati alla riproduzione.

“Questi studi ci aiuteranno a capire meglio l’inizio della vita: come una singola cellule sia in grado di dare vita a milioni di cellule e come queste siano in grado di assemblarsi nello spazio e nel tempo per dare vita a un organismo completamente sviluppato. Questo studio ricordo non passa dalla formazione di un embrione” suggerisce Juan Carlos Izpisua Belmonte, Ph.D., professore al Salk’s Gene Expression Laboratory.

Le blastocisti naturali, che derivano da un embrione una volta impiantato in utero, sono difficili da studiare. Il problema nei modelli animali come il topo, è che queste strutture di riproducono in numeri piccoli e gli scienziati non sono in grado di studiare gli effetti della malnutrizione o dell’esposizione a tossine o a mutazioni genetiche nello sviluppo a un livello sufficiente.

“Siamo ottimisti sul fatto che questo lavoro ci permetterà di studiare i difetti dello sviluppo” sostiene Jun Wu, Ph.D., della UT Southwestern, che ha collaborato allo studio.

Il team della Salk e UT Southwestern ha sviluppato i blastoidi partendo da cellule embrionali e cellule adulte. Le cellule adulte sono state riportate a una condizione embrionale come cellule pluri-indotte.

Per incoraggiare le cellule pluripotenti a formare dei blastoidi, i ricercatori hanno aggiunto le cellule in piccolo gruppi in condizioni speciali di coltura, questo per simulare le fasi di sviluppo prima che una cellula uovo divento una blastocisti.

Nel tempo, le cellule prodotte hanno iniziato a formare una sfera con uno strato interno e uno esterno. Le cellule interne accumulavano proteine che le hanno rese distinte da quelle esterne. Le cellule esterne hanno iniziato a attivare una proteina chiamata YAP, che entra nel nucleo cellulare e attiva l’espressione di altre proteine che costruiscono la placenta.

“La formazione dei blastoidi mima il processo di sviluppo naturale” conferma Ronghui Li, co-autore e post-doc al Izpisua Belmonte lab.

Fonte: Cell, 2019

I blastoidi contengono i tre tipi di cellule primordiali da cui si forma un intero organismo, con la stessa dimensione di una blastocisti a conferma della firma genetica che è alla base dello sviluppo cellulare.

“Questo tipo di modello sarà veramente fondamentale per studiare le fasi di sviluppo nei mammiferi dice Cuiqing Zhong, altro autore e ricercatore presso il Izpisua Belmonte lab.

I piani per il futuro sono di capire cosa accade con modifiche genetiche sui tre tipi di cellule primordiali. Il blastoide potrebbe diventare anche un nuovo modello per studiare i farmaci e le possibilità terapeutiche future.

I blastoidi non sono in grado di svilupparsi in embrione al momento, le cellule crescono in modo disorganizzato.

“Con le ottimizzazioni, la tecnologia potrebbe portarci a formare un blastoide funzionale fino a formare veri e propri organi che possono poi essere cresciuti indipendentemente come organoidi, fonte di valore inestimabile per i trapianti “conclude il dott. Belmonte.