Immagine: cellule staminali.Credit: Public Domain.
Le cellule staminali umane indifferenziate sono state indotte a svilupparsi in strutture simili alla pelle in vitro. Se innestate sui topi, le strutture producono capelli, evidenziando il potenziale dell’approccio con terapie rigenerative per il trattamento della calvizie.
Quando i follicoli piliferi furono generati per la prima volta da cellule staminali che erano state isolate dalla pelle di topo adulta, Jay Leno – un ex ospite del talk show statunitense The Tonight Show – scherzò sul fatto che gli scienziati “curavano la calvizie … almeno nei topi”. Sedici anni dopo, l’attuale ospite avrà la possibilità di dire che gli scienziati hanno “curato” la calvizie nell’uomo, ora che Lee et al., scrivendo in Nature, spiegano di aver rigenerato i follicoli piliferi dalle cellule staminali umane. Questo risultato ci avvicina alla generazione di una quantità illimitata di follicoli piliferi che possono essere trapiantati sul cuoio capelluto di persone che hanno i capelli diradati o assenti. Inoltre, se l’approccio raggiunge la clinica, le persone che hanno ferite, cicatrici e malattie genetiche della pelle avranno accesso a trattamenti rivoluzionari.
La ricerca sull’ingegneria dei tessuti della pelle è iniziata nel 1975, quando uno studio di riferimento ha dimostrato che le cellule chiamate cheratinociti potevano essere isolate dallo strato superficiale della pelle di una persona (l’epidermide) e che la popolazione cellulare si espandeva in coltura. Quasi un decennio più tardi, fogli di cheratinociti isolati da persone con ustioni furono trapiantati negli individui da cui provenivano come innesti permanenti salvavita. Questo lavoro è stato la base per un altro notevole risultato nel 2017, quando un ragazzo che aveva una malattia genetica chiamata epidermolisi bollosa giunzionale (che causa una grave fragilità della pelle) è stato trattato con cellule geneticamente corrette. Affinché questo tipo di approccio basato sulle cellule possa avanzare ulteriormente, la pelle innestata deve includere più componenti presenti nella cute normale: follicoli piliferi, cellule melanocitarie che producono pigmenti, ghiandole sudoripare, nervi, muscoli, cellule adipose e immunitarie, oltre all’epidermide.
Gli autori hanno sfruttato la ricerca nel campo della biologia delle cellule staminali e dello sviluppo del follicolo pilifero per generare organoidi cutanei quasi completi – tessuti auto-organizzati cresciuti in laboratorio che imitano lo sviluppo della pelle. Gli organoidi sono stati coltivati per imitare vari organi, tra cui intestino, polmone, rene e cervello. Poiché gli organi sono costituiti da molti tipi di cellule, gli organoidi sono in genere formati da cellule staminali pluripotenti, che hanno la capacità di formare tutti i tipi di cellule adulte. Queste possono essere cellule staminali embrionali o cellule staminali pluripotenti indotte, che vengono create riprogrammando le cellule adulte in uno stato simile all’embrione.
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L’epidermide e il derma – l’altro componente principale della pelle – derivano da diversi tipi di cellule nell’embrione precoce. Lee et al. hanno ottimizzato le condizioni di coltura necessarie per generare organoidi cutanei contenenti entrambi i componenti da cellule staminali pluripotenti umane. Gli autori hanno aggiunto sequenzialmente fattori di crescita alle cellule staminali. In primo luogo, hanno usato BMP4 e un inibitore del fattore di trascrizione TGF-β per indurre la formazione dell’epidermide. Successivamente, hanno trattato le cellule con il fattore di crescita FGF2 e un inibitore della BMP, per indurre la formazione di cellule della cresta neurale cranica, che danno origine al derma.
Le cellule crescevano in una sfera. Dopo più di 70 giorni, sono comparsi i follicoli, che alla fine hanno prodotto i capelli (Fig. 1). La maggior parte dei peli è stata pigmentata dai melanociti, che si sviluppano anche dalla cresta neurale cranica. Anche i tessuti associati ai follicoli piliferi – come ghiandole sebacee, nervi e loro recettori, muscoli e grasso – si sono sviluppati, portando alla formazione di una pelle straordinariamente completa in un piatto di Laboratorio. Un componente mancante, tuttavia, erano le cellule immunitarie, che normalmente risiedono dentro e intorno ai follicoli piliferi e hanno diversi ruoli nella pelle.
Immagine: Credit nature.
