Si può curare il cancro con le cellule staminali? / Could you  cure cancer with stem cells?

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Joseph Cotellessa

 

Sì, ma solo alcuni tipi di tumori, legati per lo più al sistema ematopoietico o immunitario. Le cellule staminali sono anche studiate per comprendere i meccanismi alla base della proliferazione delle cellule tumorali.

In breve

• Le cellule staminali embrionali e adulte sono diverse dalle cosiddette staminali tumorali, che sono bersaglio di alcune delle più innovative terapie antitumorali.
• Le cellule staminali sono usate nella ricerca medica nella speranza di poter un giorno sostituire qualsiasi tessuto od organo malato del corpo, ricreandolo in laboratorio (medicina rigenerativa). Nella ricerca oncologica si usano soprattutto per studiare i geni coinvolti nella proliferazione cellulare incontrollata, che è alla base dei tumori.
• Al momento l'unica applicazione terapeutica delle cellule staminali entrata nella clinica oncologica è il trapianto di midollo osseo, usato anche per curare alcuni tipi di tumori.
• Le cellule staminali sono ottenute dagli embrioni, dal liquido amniotico o dai villi coriali; e in questi casi hanno la capacità di trasformarsi in pressoché qualsiasi tessuto. Oppure si possono ricavare dal sangue del cordone ombelicale e da tessuti adulti; queste cellule danno però origine solo ad alcuni tipi di tessuti.

Che cosa sono le cellule staminali?

Poiché l'uso dello stesso aggettivo (staminale) per indicare due tipi di cellule molto diverse tra loro (tumorale e non tumorale) genera confusione, vale la pena ricordare due concetti fondamentali:Col termine "cellula staminale" si indica in generale una cellula non specializzata, capace di specializzarsi e diventare molti altri tipi di cellule. Questo processo prende il nome di differenziamento cellulare.
Il termine "staminale" è stato però usato anche per indicare una particolare popolazione di cellule presenti nei tumori: le cosiddette staminali tumorali. In questo caso si tratta di cellule tumorali che servono da riserva per la crescita del tumore. Infatti ogni staminale tumorale, quando si riproduce, dà origine a una cellula tumorale "comune" e a un'altra staminale, e così via. Le staminali tumorali sono più difficili da eliminare rispetto alle cellule tumorali comuni poiché sono più resistenti ai trattamenti e inoltre possono formare metastasi a distanza, poiché sono in grado di viaggiare nell'organismo. Le staminali tumorali sono quindi un bersaglio importante per le terapie anticancro, ma non sono uno strumento di cura.

• le cellule staminali tumorali sono cellule del tumore con capacità pressoché infinite di riproduzione e grande resistenza alle terapie;
• le cellule staminali non tumorali sono presenti in tutti gli organismi e servono per il differenziamento e la riparazione dei tessuti. Sono anche studiate nella speranza che aiutino a curare diverse malattie e, nel caso dei tumori, sono già usate per la terapia dei tumori del sangue.

Diverse capacità di riproduzione

Le cellule staminali sono classificate sulla base della capacità di specializzarsi nelle cellule che compongono uno o più tessuti dell'organismo.
Sono chiamate totipotenti quelle in grado di dare luogo a qualsiasi tessuto dell'organismo; solo le staminali embrionali (cioè prelevate da embrioni nelle prime fasi di sviluppo) hanno questa capacità.
Sono pluripotenti le cellule in grado di specializzarsi in tutti i tessuti derivati da uno dei tre strati germinali che compongono l'embrione. Per comprendere ciò è necessario sapere che, a partire dalla prima cellula fecondata, le cellule si dividono a formare tre strati (in gergo, tre foglietti embrionali), ognuno dei quali darà origine solo a un certo tipo di tessuto: l'endoderma (cioè il rivestimento degli organi interni), il mesoderma (da cui si formano i muscoli, le ossa, il sangue e il tratto urogenitale) e l'ectoderma (che dà origine all'epidermide e al tessuto nervoso).
Si definiscono multipotenti le staminali che danno origine solo a un numero limitato di tessuti. È il caso delle staminali del sangue, che possono produrre globuli rossi (che hanno una funzione di trasporto dell'ossigeno) o globuli bianchi (che fanno parte del sistema immunitario), ma non altri tipi di cellule.
Le staminali oligopotenti possono dare origine a più tessuti ma appartenenti allo stesso organo: è il caso delle staminali vascolari che formano la parete muscolare dei vasi sanguigni oppure dell'endotelio, cioè la struttura di rivestimento interno al vaso.
Infine le staminali unipotenti sono le meno versatili: ricreano solo un tipo di tessuto. L'esempio classico è quello degli epatociti, le cellule del fegato, in grado di ricostruire parte dell'organo se questa viene asportata, ma non di formare altri tessuti.
Se prelevate nelle fasi precocissime dello sviluppo, le cellule staminali embrionali sono totipotenti, altrimenti sono pluripotenti.

Per che cosa si usano le cellule staminali embrionali?

Le cellule staminali sono usate nella ricerca medica nella cosiddetta medicina rigenerativa, che spera di riuscire a ottenere tessuti o addirittura organi interi per sostituire quelli malfunzionanti.
Le cellule staminali embrionali sono usate soprattutto nella ricerca sul sistema nervoso centrale, per rigenerare strutture danneggiate da malattie degenerative come il Parkinson, o sul sistema nervoso periferico per riparare il midollo spinale in caso di lesione irreversibile.

Finora i risultati sono stati al di sotto delle aspettative: da una parte perché queste cellule si dividono così tanto (e così in fretta) che danno facilmente origine a tumori, dall'altra per il dibattito se sia o meno etico usare embrioni umani per cercare di guarire malattie oggi incurabili.
La ricerca però va avanti, per esempio nel tentativo di riprodurre tessuti come quello cardiaco, che in età adulta non si rigenera da solo in caso di danno o malattia.
Dato che le cellule staminali embrionali proliferano molto velocemente, sono anche usate come modello per studiare i geni coinvolti nella proliferazione cellulare nei diversi tipi di tessuti. Queste informazioni sono preziose per la ricerca sul cancro, poiché i tumori sono caratterizzati da una proliferazione cellulare incontrollata che spesso è causata dalla riattivazione di geni che normalmente dovrebbero funzionare solo nella fase embrionale di vita dell'individuo.

Negli ultimi anni la ricerca ha fatto passi avanti nella speranza di superare i problemi etici legati all'uso delle cellule embrionali. Alcuni laboratori sono riusciti a utilizzare con successo le cellule staminali amniotiche, ottenute con l'amniocentesi, che hanno caratteristiche simili alle embrionali; oppure le cellule ottenute dai villi coriali, formazioni placentari di derivazione embrionale che vengono prelevate e analizzate nel corso dei normali test prenatali (villocentesi).
A oggi in Italia non è consentito utilizzare per la ricerca embrioni ottenuti in Italia, ma è possibile acquistare linee cellulari all'estero, ottenute coltivando in laboratorio cellule embrionali prelevate anche molto tempo prima da un embrione.

Anche il cordone ombelicale contiene cellule staminali?

Il sangue presente nel cordone ombelicale contiene cellule staminali adulte ematopoietiche, cioè capaci di trasformarsi in tutti gli elementi del sangue e può essere utile a curare i bambini colpiti da alcune malattie. Per questo negli ospedali italiani dove nascono i bambini se ne consiglia il prelievo al momento del parto e la donazione alle banche di sangue cordonale, che in Italia sono pubbliche. Molte persone sono convinte che sia meglio conservare il sangue cordonale per curare un'eventuale malattia futura del proprio bambino (cosa fattibile solo inviando, a pagamento, il prelievo in strutture all'estero), ma non ci sono ragioni scientificamente valide per farlo.
Infatti il sangue cordonale viene usato talvolta per curare la porfiria o rare forme di nanismo (sindrome di Hunter), ma più comunemente per trattare i bambini malati di leucemia. In genere è molto più facile trovare un donatore compatibile in una banca pubblica, ben collegata con una rete mondiale, che non usare il sangue cordonale che è stato conservato in una struttura privata all'estero. Conservare il sangue cordonale per il proprio figlio, nella - per fortuna remota - possibilità che si ammali, riduce quindi le possibilità di guarigione di tutti gli altri senza aumentare la sua.
È bene anche ricordare che, al momento attuale, non ci sono applicazioni pratiche delle cellule staminali cordonali in medicina rigenerativa: spesso le società private che conservano all'estero il sangue cordonale promettono applicazioni future mirabolanti, nessuna delle quali è attualmente una realtà. Poiché non è ancora chiaro per quanti anni è possibile conservare correttamente le cellule del sangue cordonale, non è detto che eventuali future applicazioni avranno successo con il materiale biologico che è stato messo da parte decenni prima. Ammesso, peraltro, che tali strutture non falliscano per ragioni commerciali.

Ci sono cellule staminali nell'organismo adulto che non siano quelle tumorali?

In tutti gli organismi adulti esistono cellule staminali che funzionano da riserva per la riparazione dei tessuti. Per esempio, le cellule ematopioetiche del midollo osseo sono staminali adulte e sono usate nei trapianti di midollo. In genere sono prelevate da un donatore geneticamente compatibile con il malato, che non è necessariamente un parente. Il trapianto di midollo è usato nella terapia di alcuni tumori del sangue e, negli ultimi anni, anche per riprogrammare il sistema immunitario affinché sia più efficace nel combattere alcuni tipi di tumori solidi.

La grande sfida della medicina rigenerativa, però, va oltre il trapianto di midollo e consiste nel riprogrammare le cellule staminali adulte in modo da ottenere anche tessuti diversi: in pratica il tentativo è quello di aumentare le potenzialità di specializzazione delle staminali adulte per poter rigenerare qualsiasi tessuto senza ricorrere alle staminali embrionali. Alcune riprogrammazioni hanno già avuto successo: dalle cellule staminali adulte mesenchimali (quelle presenti nei tessuti connettivi) è possibile ottenere le cellule del sistema nervoso o le cellule del pancreas che producono insulina. Al momento, però, nessuna terapia con cellule mesenchimali è entrata nella pratica clinica: si tratta sempre di procedure sperimentali ancora al vaglio della comunità scientifica.

In conclusione

Le cellule staminali sono cellule non specializzate che hanno la capacità, riproducendosi, di trasformarsi in altri tipi di cellule più specializzati. Non tutte le cellule staminali hanno le stesse caratteristiche: quelle provenienti dagli embrioni, dal liquido amniotico o dai villi coriali sono in grado di trasformarsi in quasi ogni tessuto del nostro organismo; quelle provenienti dal sangue del cordone ombelicale e dai tessuti adulti possono dare origine solo ad alcuni tipi di tessuti.
Le cellule staminali sono usate nella ricerca medica nella speranza di poter un giorno sostituire qualsiasi tessuto o organo malato del corpo, ricreandolo in laboratorio. Nella ricerca sul cancro si utilizzano per studiare i meccanismi alla base della proliferazione delle cellule tumorali. Al momento, le cellule staminali sono utilizzate come terapia oncologica solo nella forma del trapianto di midollo osseo, utilizzato per curare alcuni tipi di tumori del sangue.
Le cellule staminali tumorali, invece, sono cellule tumorali con capacità pressoché infinite di riproduzione e grande resistenza alle terapie: per questo motivo sono studiate nella ricerca oncologica come bersaglio di alcune delle più innovative terapie antitumorali.

ENGLISH

Yes, but only certain types of cancers, linked mostly to hematopoietic or immune system. Stem cells are also studied to understand the mechanisms underlying tumor cell proliferation.

In short

Embryonic and adult stem cells are different from the so-called cancer stem cells, which are the target of some of the most innovative cancer therapies.

The stem cells used in medical research in hopes of one day being able to replace any tissue or diseased organ of the body, re-creating it in the laboratory (regenerative medicine). In oncology research they are mainly used to study the genes involved in uncontrolled cell proliferation, which is the basis of the tumors.

At present the only therapeutic application of stem cells entered the clinical oncology is the bone marrow transplant, also used to treat certain types of cancers.

The stem cells are obtained from embryos, from amniotic fluid or chorionic villi; and in these cases they have the ability to transform into almost any tissue. Or it can be obtained from umbilical cord blood and adult tissues; however, these cells give rise only to certain types of fabrics.

What are stem cells?

Since the use of the same adjective (stem) to refer to two very different types of cells together (tumor and non-tumor) leads to confusion, it is worth remembering two key concepts: The term "stem cell" refers to a cell in general not specialized, able to specialize and become many other cell types. This process is called cell differentiation.

The term "stem cell" is also, however, been used to indicate a particular population of cells in tumors: the so-called cancer stem. In this case it is of tumor cells which serve as a reserve for the growth of the tumor. In fact, every tumor stem, when you play, gives rise to a tumor cell "common" and another stem, and so on. The cancer stem are more difficult to eliminate than the common tumor cells since they are more resistant to treatment, and also can form distant metastases, since they are able to travel into the body. The cancer stem cells are therefore an important target for anti-cancer therapies, but are not a cure tool.

cancer stem cells are cells of the tumor with almost infinite capacity for reproduction and great resistance to treatment;

non-cancer stem cells are present in all organisms and serve for differentiation and tissue repair. They are also studied in the hope that would help to cure various diseases and, in the case of cancer, are already used for the treatment of blood cancers.

Various playback capabilities

Stem cells are classified on the basis of the ability to specialize in one or more cells that form the body's tissues.

Totipotent calls are those able to give rise to any tissue in the body; only the embryonic stem (ie taken from embryos in the early stages of development) have this ability.

Are pluripotent cells able to specialize in all tissues derived from one of the three germ layers that make up the embryo. To understand what you need to know, from the first fertilized cell, cells divide to form three layers (in the jargon, three germ layers), each of which will give rise only to a certain type of fabric: the endoderm (ie the lining of the internal organs), the mesoderm (which form the muscles, bones, blood and urogenital tract) and the ectoderm (which gives rise to the epidermis and nervous tissue).

They define the multipotent stem cells that give rise only to a limited number of tissues. This is the case of the stem of the blood, which can produce red blood cells (which have a function of transporting oxygen) or white blood cells (which are part of the immune system), but not other cell types.

The stem oligopotent can give rise to most tissues but belonging to the same organ is the case of stem vascular forming the muscular wall of the blood vessels, or endothelium, ie the inner lining of the vessel structure.

Finally stem Unipotent are less versatile: recreate just one type of tissue. The classic example is that of hepatocytes, the liver cells, able to reconstruct part of the organ if this is removed, but not to form other tissues.

If taken in very early stages of development, embryonic stem cells are totipotent, otherwise they are pluripotent.

What is using embryonic stem cells?

The stem cells used in medical research in the so-called regenerative medicine, which hopes to obtain tissues or even entire organs to replace those malfunctioning.

Embryonic stem cells are mainly used in research on the central nervous system to regenerate damaged structures from degenerative diseases such as Parkinson's, or peripheral nervous system to repair the spinal cord in case of irreversible injury.

So far the results have been below expectations: on the one hand because these cells divide so much (and so quickly) that give easily rise to tumors, the other for debate whether it is ethical to use human embryos to try to heal currently incurable diseases.

The search goes on, however, for example in an attempt to reproduce tissues such as the heart, which in adulthood is not regenerated from only in the event of damage or disease.

Given that embryonic stem cells proliferate very quickly, they are also used as a model to study the genes involved in cell proliferation in different types of tissues. This information is invaluable for research on cancer, because tumors are characterized by uncontrolled cell proliferation which is often caused by the reactivation of genes that normally should work only in the embryonic stage of life of the individual.

In recent years research has moved forward in the hope of overcoming the ethical problems related to the use of embryonic cells. Some laboratories have been able to successfully use the amniotic stem cells obtained through amniocentesis, which have similar characteristics to embryonic; or cells obtained by chorionic villus, placental-derived embryonic formations that are taken and analyzed in the course of normal prenatal testing (chorionic villus sampling).

To date in Italy is not permitted to use embryos for research in Italy, but you can buy cell lines abroad, obtained by cultivating in the laboratory embryonic cells taken too long ago from an embryo.

The umbilical cord contains stem cells?

The blood in the umbilical cord contains hematopoietic adult stem cells, ie able to develop into all the blood components and may be useful to treat children suffering from certain diseases. For that in Italian hospitals where babies are born will be recommended sampling at delivery and the donation to the cord blood banks, which are public in Italy. Many people are convinced that it is better to store the cord blood to treat a possible future of their child's illness (which can be achieved only by sending a fee, taking on foreign structures), but there are no scientifically valid reasons to do so.

In fact, the cord blood is sometimes used to treat porphyria or rare forms of dwarfism (Hunter syndrome), but more commonly to treat children with leukemia. It is usually much easier to find a compatible donor in a public bank, well-connected with a worldwide network, which does not use the cord blood that has been stored in a private facility abroad. Keep the cord blood for their own child, in - for remote luck - chance to get sick, so it reduces the chances of recovery of all the other without increasing her.

It is also good to remember that, at the present time, there are no practical applications of umbilical cord stem cells in regenerative medicine: often private companies that store cord blood abroad promise amazing future applications, none of which is currently a reality. Since it is not yet clear how many years you can successfully store cord blood cells, it is said that any future applications will be successful with the biological material that has been put aside decades earlier. Assuming, however, that these structures will not fail for commercial reasons.

There are stem cells in the adult organism which are not tumor cells?

In all adult organisms exist stem cells that function as a reserve for tissue repair. For example, ematopioetiche bone marrow cells are adult stem cells and are used in bone marrow transplants. Generally are taken from a donor genetically compatible with the patient, that is not necessarily a relative. The bone marrow transplantation is used in the therapy of certain cancers of the blood and, in recent years, also to reprogram the immune system to be more effective in combating certain types of solid tumors.

The great challenge of regenerative medicine, however, goes beyond the bone marrow transplant and is to reprogram adult stem cells in order to obtain even different tissues: the attempt is to increase the specialization potential of adult stem cells in practice to be able to regenerate any fabric without the use of embryonic stem cells. Some re-programming have already been successful: from adult mesenchymal stem cells (those found in connective tissues) you can get the cells of the nervous system or the pancreas cells that produce insulin. At present, however, no therapy with mesenchymal cells has entered the clinical practice: it is always experimental procedures still pending before the scientific community.

In conclusion

Stem cells are unspecialized cells that have the ability, reproducing, to change into other types of more specialized cells. Not all stem cells have the same characteristics: those from embryos, from amniotic fluid or chorionic villi are able to transform into almost every tissue of the body; those from umbilical cord blood and adult tissues can give rise only to some types of fabrics.

The stem cells used in medical research in hopes of one day being able to replace any tissue or diseased organ of the body, re-creating it in the laboratory. In cancer research are used to study the mechanisms underlying tumor cell proliferation. Currently, stem cells are used as a cancer treatment only in the form of bone marrow transplantation, used to treat some types of blood cancers.

Cancer stem cells, however, are cancer cells with almost infinite capacity for reproduction and great resistance to therapies for this reason are studied in cancer research as a target of some of the most innovative cancer therapies.

Da:

http://www.airc.it/cancro/disinformazione/cellule-staminali/