Le cellule staminali: dall’applicazione clinica al parere etico Parte I. Le cellule staminali embrionali

Otto anni dopo l'inizio della ricerca sulle cellule staminali umane, sembra essere arrivato il momento di considerare oggettivamente quale possa essere il futuro di tale ricerca, e quali siano i problemi etici collegati. In questo articolo sono considerate le cellule staminali embrionali (ES) a livello tecnico e clinico. L'interesse particolare di tali cellule risiede nella loro capacità di continua proliferazione indifferenziata e di stabile sviluppo potenziale in un’ampia tipologia di cellule, anche dopo una coltura prolungata. Numerosi lavori mostrano, in particolare, che le cellule ES possono essere differenziate in neuroni e glia ed integrarsi nel tessuto neurale in animali riceventi. La differenziazione verso neuroni dopaminergici è stata ottenuta per le cellule staminali embrionali umane (hES) con promesse per il trattamento clinico della malattia di Parkinson. Le cellule ES hanno anche dimostrato la capacità di facilitare il recupero del danno del midollo spinale, nel topo. L'innesto di cellule ES in ratti con infarto miocardico provoca un miglioramento a lungo termine della funzione del cuore ed aumenta la percentuale di sopravvivenza. Tuttavia, ci sono molti ostacoli che devono essere superati prima di pensare ad un uso clinico di tali cellule. Il problema forse più complesso è di poter dirigere in modo efficiente e riproducibile la differenziazione delle cellule ES attraverso percorsi specifici. In secondo luogo, il rischio di difetti o instabilità epigenetiche nelle cellule ES è reale, tenendo conto della loro origine da embrioni ottenuti da fecondazione in vitro e del processo di coltura di tali cellule, una volta individuate. Terzo, le cellule ES allo stato indifferenziato sono cancerogeniche, il che, per un uso clinico, rende necessaria la loro differenziazione e l’attenta eliminazione di cellule ES rimaste indifferenziate. Infine, l'uso clinico delle cellule ES richiede la soluzione del problema immunologico della compatibilità HLA con il ricevente. A tale scopo sono state proposte varie soluzioni, per prima il trasferimento nucleare, detto anche “clonazione terapeutica”. Allo stato attuale essa non è applicabile ai primati ed alla specie umana. Inoltre sarebbe necessaria una quantità enorme ed irrealistica di ovociti umani. Ci si orienta oggi, anche per motivi etici, verso soluzioni "alternative" come il trasferimento nucleare modificato, nel quale si producono embrioni deficitari incapaci di svilupparsi correttamente, la partenogenesi, la raccolta di blastomeri in occasione della diagnosi preimpiantatoria, o la riprogrammazione delle cellule staminali somatiche. Ad oggi, lo studio delle cellule staminali embrionali rappresenta una promettente chiave per futuri progressi in ambito biologico (biologia dello sviluppo, biologia cellulare e biologia molecolare), nella misura in cui permette di capire meglio i processi ed i meccanismi della differenziazione e della rigenerazione dei tessuti. ---------- Eight years after the onset of the investigation on embryonic stem cells (ESCs), it seems that time has come to consider objectively what the future of such research can be, and what are the ethical issues that are involved. In this first part ESCs are considered at the technical and clinical level. The particular interest of such cells resides in their ability for endless undifferentiated proliferation and for potential development in a large array of various types of cells, even after prolonged culture. A large amount of studies show in particular that ESCs can differentiate in neurons and glia and integrate in the neural tissue of recipient animals. The promotion of such differentiation toward dopaminergic neurons has been obtained for human embryonic stem cells (hESCS), which is promising for possible future clinical application to the treatment of Parkinson's disease. The ESCs have also demonstrated their ability to facilitate the recovery of damaged spinal cord in mice. The graft of ESCs in the hearts of rats with myocardial infarction leads to an improvement of heart function and increases survival. Nevertheless, there are many obstacles that must be overcome before thinking to a clinical use of such cells. The problem perhaps more complex is to be able to direct in an efficient and reproducible way the differentiation of the ESCs in culture. Second, the risk of epigenetic defects or instability with ESCs is real, keeping in mind their origin from embryos created by in vitro fertilization, and the fact that they are kept proliferating in culture for a long period of time, once individualized. Third, ESCs in the undifferentiated state generate cancers when injected in tissues, and that makes necessary, for a clinical use, to start their differentiation in vitro and then to eliminate carefully from the end product these ESCs that are still undifferentiated. Finally, the clinical use of ESCs supposes resolved the immunological problem of their HLA compatibility with the patient who will receive them. Various solutions have been proposed for resolving this last problem, with, in first line, nuclear transfer, the so called "therapeutic cloning." Up to now this nuclear transfer has not been successful in primates and humans. Moreover, it would require the availability of unrealistically large amounts of human ovocytes. Today, also for ethical reasons, the tendency is to look after "alternative solutions" such as "altered nuclear transfer", in which are created disabled embryos, unable to develop correctly, parthenogenesis, the harvest of human blastomeres in the course of preimplantation diagnosis or the reprogramming of human somatic stem cells to an "embryonic state". At present time, the study of ESCs represents a promising key to progresses in the knowledge of cellular and molecular aspects of development, healing and tissue regeneration. These progresses may in turn lead to clinical applications, especially in the field of degenerative diseases and for the recovery of damaged tissues and organs.