Cellule staminali: nuova scoperta di un team di scienziati italiani

12 Maggio 2020
Cellule staminali: nuova scoperta di un team di scienziati italiani

Si chiama Znf398 e aiuterà chi si occupa di riprogrammare cellule pluripotenti.

Una scoperta tutta italiana: è il gene ‘conservante’  delle cellule staminali umane denominato Znf398. A identificarlo per la prima volta è stato un team di scienziati italiani, tutti under 40, dell’università di Padova. Lo hanno cercato fra migliaia e alla fine lo hanno trovato. Il lavoro si è guadagnato le pagine di ‘Nature Communications’. A firmarlo il gruppo di ricerca guidato da Graziano Martello del Dipartimento di Medicina molecolare dell’ateneo, che spiega come la scoperta sia “frutto di 5 anni di lavoro”.

Il gene da loro identificato è responsabile della conservazione delle cellule staminali pluripotenti, come le embrionali o le iPs. La particolarità di queste unità biologiche sta nella loro capacità di dare origine a qualsiasi cellula, dai neuroni a quelle del fegato.

Le iPs, staminali pluripotenti indotte, vengono generate a partire da cellule adulte in un processo chiamato riprogrammazione. Questo le rende fonte cellulare preziosa per terapie avanzate di medicina rigenerativa. Per essere conservate, le cellule staminali vengono generalmente congelate, ma riportate a temperatura idonea è essenzialemantenerle in modo stabile prima di farle differenziare nelle cellule desiderate, ad esempio neuroni.

Finora, spiegano gli esperti, i metodi usati per stabilizzarle si erano fondati su metodologie empiriche: i ricercatori da sempre sanno che per conservare le staminali scongelate occorre aggiungere ogni giorno una particolare molecola, chiamata Tgf-beta, che agisce da inibitore e impedisce alle cellule di differenziarsi. Quello che non si conosceva ancora è come funziona esattamente questo processo di conservazione delle staminali. Il team padovano ha scoperto proprio questo: come agisce la proteina Tgf-beta. Quando viene somministrata questa attiva un particolare gene, ribattezzato Znf398. E’ lui il responsabile del mantenimento delle cellule staminali pluripotenti.

E’ come un conservante e la sua presenza – dicono gli autori dello studio – può essere considerata una cartina tornasole del buon funzionamento delle iPs. “Il gene che abbiamo identificato – spiega Martello, che è tornato in Italia dopo una lunga attività di ricerca in Gran Bretagna, all’università di Cambridge – è quello che da solo permette di mantenere le staminali indifferenziate. Per scovarlo abbiamo confrontato il comportamento delle cellule in presenza o assenza della proteina Tgf-beta e abbiamo isolato i primi geni che nelle staminali sembravano essere influenzati da questa proteina. Il nostro studio non servirà a una specifica malattia, ma avrà un impatto su tutte le patologie che oggi vengono studiate graziealle cellule staminali pluripotenti”.

Fino a 10 anni fa “erano pochi i laboratori in tutto il mondo che lavoravano su queste cellule, oggi un grandissimo numero di progetti di ricerca si basa proprio sulle staminali”, ricorda l’esperto che ha
fondato il laboratorio padovano grazie a un finanziamento della Fondazione Armenise Harvard. Anche lo studio su ‘Nature Communications’ è parte proprio del progetto con cui si è aggiudicato il grant Career Development Award Armenise Harvard a 34 anni. “Questa scoperta aiuterà a conservare meglio le staminali pluripotenti e controllarne bene la differenziazione, offrendo uno strumento potente e affidabile”.

Non è stato facile scovare Znf398. “Siamo partiti selezionando un campione di circa 4.000 geni, ridotti poi a 15 attraverso una serie divalidazioni”, affermano Irene Zorzan e Marco Pellegrini del Laboratorio di Biologia delle cellule staminali pluripotenti dell’ateneo patavino, che hanno condotto lo studio. A quel punto “li abbiamo provati sperimentalmente uno a uno. Per ciascun gene sono serviti circa 2 mesi di lavoro e quindi la fase di test è durata in tutto quasi 2 anni. Alla fine degli esperimenti non avevamo più dubbi: era lui il gene che cercavamo. Questa scoperta permetterà a molti laboratori in tutto il mondo di migliorare il loro processo di mantenimento delle staminali umane una volta scongelate”.

I risultati validati dallo studio pubblicato valgono anche nell’ambito della riprogrammazione delle staminali. Il metodo utilizzato dal team di Martello è la cosiddetta microfluidica, una tecnologia sviluppata da Nicola Elvassore del Dipartimento di Ingegneria industriale dell’università di Padova, che permette di coltivare le cellule in piccoli tubi di silicone biocompatibile e che recentemente ha permesso ai ricercatori padovani di generare per la prima volta cellule staminali pluripotenti ‘primitive’ – simili a
quelle degli embrioni – a partire da cellule adulte.

“Abbiamo provato a generare iPs disattivando il gene Znf398: in questo caso le staminali non si formavano correttamente – puntualizza Martello – E’ stato chiaro dunque che la riprogrammazione delle staminali richiede l’attività di questo gene per funzionare con successo. Questo risultato avrà applicazioni per tutti i laboratori che utilizzano staminali a scopi terapeutici: se se ne vogliono produrre di nuove per una determinata malattia è essenziale che il gene Znf398 sia attivato per essere certi dell’effettivo funzionamentodelle iPs. La scoperta fornisce dunque informazioni cruciali per trovare le staminali giuste e mantenerle correttamente”.

Il nuovo studio è stato realizzato in collaborazione con il team di ricerca guidato da Salvatore Oliviero, università di Torino, responsabile della piattaforma di analisi genomiche presso il Centro interdipartimentale di Biotecnologie molecolari e l’Istituto Iigm di Candiolo (Torino), ente strumentale della Fondazione Compagnia di San Paolo. “Con questo studio – dichiara Oliviero – il nostro gruppo di ricerca ha contribuito a chiarire il ruolo della molecola Znf398 e a mappare sul genoma di cellule staminali la sua interazione con il Dna”.

Le informazioni raccolte permettono di comprendere “i meccanismi molecolari che determinano la pluripotenza, il differenziamento cellulare e anche la trasformazione tumorale”.



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