Cellule Staminali Neurali: studio sperimentale utilizzando diversi modelli comparativi

In mancanza di markers specifici che identifichino in modo inequivocabile le cellule staminali neuronali adulti (ANSCs), le caratteristiche che, comunemente vengono considerate, in vitro, per l’identificazione sono la capacità autorigenerativa e la multipotenzialità. Le cellule della SVZ, infatti, possono essere isolate ed espanse in vitro in condizioni appropriate ed in presenza di fattori di crescita come EGF e FGF-2 (Raynolds e Weiss, 1992).
L’espansione in vitro delle ANSCs può essere ottenuta sia seguendo un protocollo che comporta la formazione di neurosfere, sia seguendo un protocollo che comporta la proliferazione delle cellule in monostrato. Il protocollo di coltura “a neurosfera” permette di selezionare positivamente le ANSCs dalla coltura primaria eterogenea, in quanto i progenitori e le cellule mature muoiono rapidamente, mentre le ANSCs sopravvivono e proliferano.
Le ANSCs proliferando danno origine a cellule che rimangono attaccate le une alle altre e generano “clusters” sferici (le neurosfere) che flottano in sospensione. Le neurosfere sono quindi considerati come ammassi sferoidali flottanti di cellule, aventi origine da cellule staminali e/o progenitrici neurali, isolate dal sistema nervoso adulto o da quello fetale e lasciate proliferare e/o aggregare. Le neurosfere sono strutture eterogenee contenenti cellule staminali neurali e differenziate circondate da matrice extracellulare; il loro centro contiene prevalentemente cellule indifferenziate circondate da cellule differenzianti.
Le cellule proliferanti possono dividersi sia in modo simmetrico, con formazione di due cellule figlie identiche, sia in modo asimmetrico, con formazione di una cellula staminale ed un precursore cellulare oppure di una cellula apoptotica. Come nelle colture primarie le cellule differenziate ed i progenitori cellulari muoiono rapidamente, mentre le ANSCs continuano a proliferare generando neurosfere secondarie (Galli et al., 2003).
L’identità in vivo delle cellule che in vitro sono capaci di generare neurosfere non è ancora del tutto chiara. Doetsch e collaboratori hanno dimostrato che la maggior parte delle cellule che proliferano in vitro, in risposta al fattore di crescita EGF, non derivano dalle cellule relativamente quiescenti in vivo, ma da precursori immaturi altamente proliferanti (Doetsch et al., 2002). Quando tali cellule vengono esposte ad EGF riducono l’espressione di Dlx2, proteina che può funzionare come repressore trascrizionale e modulare la produzione di cellule della SVZ, ed arrestano la produzione neuronale. Distruggendo in vivo le cellule Dlx2+ si osserva una riduzione sia della risposta all’ EGF sia della formazione, in vitro, di neurosfere. La rimozione dei fattori di crescita e l’aggiunta di un substrato di adesione induce il differenziamento della popolazione di neurosfere nei tre fenotipi neurali: astrociti, oligodendrociti e neuroni (Gage et al., 2000). Il differenziamento di queste cellule può essere influenzato da molti fattori extracellulari come i mitogeni “Platelet-derived Growth Factor” (PDGF), “Ciliary Neurotrophic Factor” (CNTF), ormone tiroideo T3, “Brain Derived Neurotrophic Factor” (BDNF) e da fattori di adesione come laminina e fibronectina. Diverse combinazioni di substrati e mitogeni inducono cambiamenti nel tasso di crescita e nella capacità differenziativa delle ANSCs.
La mancanza di un marker specifico per le ANSCs in vivo che permetta di isolare una popolazione pura, limita fortemente lo studio della biologia di queste cellule e le applicazioni terapeutiche.