Le Cellule Staminali Embrionali (ESC) derivano dalla Massa Cellulare Interna (Inner Cell Mass, ICM) della blastocisti (stadio embrionale al 4°-5° giorno dopo la formazione dello zigote).
Queste cellule possono essere prelevate in un preciso e limitato periodo di vita embrionale che va dal 4° al 6° giorno, prima dell’impianto dell’embrione in utero.
Pur non essendo in grado di generare un intero individuo, le ESC possiedono le tre caratteristiche principali che contraddistinguono le cellule staminali: la capacità di auto-mantenersi (o self-renewal), la clonogenicità e la capacità di differenziare in molteplici tipi cellulari specializzati. Oltre a ciò, le Cellule Staminali Embrionali sono capaci di proliferare in modo illimitato in coltura, mantenendo uno stato indifferenziato ed un cariotipo diploide normale.
Potenzialità multidifferenziative delle cellule staminali embrionali
Utilizzando un modello sperimentale murino, è stato possibile mettere in risalto la capacità delle Cellule Staminali Embrionali di contribuire alla formazione di tutte le linee cellulari somatiche e germinali. Infatti, le ESC murine, se inoculate all’interno di una nuova blastocisti, vengono integrate in tutti e tre i foglietti embrionali, incluse le cellule germinali, dando origine ad animali chimerici.
Una prova indiretta di questa capacità multidifferenziativa, è data inoltre dal fatto che numerose linee di ESC sono in grado di formare teratomi se inoculate nel topo immunodeficiente. I teratomi sono tumori costituiti da tipi cellulari derivati dai tre foglietti embrionali. Ad ulteriore conferma delle loro potenzialità differenziative, le Cellule Staminali Embrionali, se coltivate in sospensione, differenziano spontaneamente dando origine ai cosidetti corpi embrioni, strutture che presentano al loro interno cellule appartenenti ai tre foglietti germinali.
Interazioni molecolari
Da un punto di vista più strettamente molecolare, le ESC presentano un profilo trascrizionale e di regolazione del ciclo cellulare unico: esprimono infatti elevati livelli dei geni homeobox Nanog, Oct-4 e Sox-2, fattori di trascrizione responsabili del mantenimento della pluripotenza il primo, e della capacità di auto-mantenimento gli altri due, attraverso la formazione di una complessa rete di interazioni molecolari reciproche che regola l’espressione di geni critici. Inoltre, le ESC non mostrano inattivazione del cromosoma X, presentano una fase G1 del ciclo cellulare estremamente breve, mancano del checkpoint della fase G1 e quindi rimangono nella fase S del ciclo cellulare per la maggior parte della loro vita. Infine, a differenza delle cellule somatiche differenziate, non richiedono stimoli esogeni per iniziare la replicazione e non subiscono l’arresto del ciclo cellulare dipendente da p53 in risposta ad un danno del DNA.
Quando le Cellule Staminali Embrionali sono avviate al processo differenziativo, la fase G1 si allunga, il rate proliferativo si riduce e le cellule necessitano di stimoli mitogeni per proliferare.
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