La modifica genica consente di ottenere cellule epatiche più funzionali dalle cellule staminali
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Le cellule epatiche sono indispensabili per la ricerca: per la sperimentazione di farmaci, per una migliore comprensione di malattie come l'epatite, il fegato grasso, la cirrosi epatica o il cancro al fegato e per lo sviluppo di future terapie cellulari. Tuttavia, la disponibilità di cellule epatiche umane provenienti da biopsie e organi di donatori è fortemente limitata. La ricerca necessita quindi di fonti alternative di cellule epatiche.
La generazione di epatociti (cellule epatiche) da cellule staminali pluripotenti offre un enorme potenziale per la ricerca e le terapie future. Tuttavia, i processi che portano le cellule staminali a funzionare come vere e proprie cellule epatiche non sono ancora stati sufficientemente studiati. Un recente studio dell'Istituto Leibniz per la ricerca sul lavoro di Dortmund (IfADo) dimostra ora che la rete di regolazione genica del fattore di trascrizione del DNA CDX2 svolge un ruolo decisivo in questo problema.
Quando la rete CDX2 è attiva, le cellule epatiche staminali formano canalicoli biliari insolitamente grandi con enzimi intestinali.
Copyright: IfADo
Se la CDX2 viene disattivata, si formano i canalicoli biliari tipici delle cellule epatiche.
Copyright: IfADo
Intestino e fegato: le cellule mostrano proprietà ibride
In un precedente lavoro di ricerca, il gruppo di ricerca "Regulatory Networks of Stem Cell Differentiation (StemNet)", guidato dal dottor Patrick Nell, aveva dimostrato che gli attuali metodi per ottenere epatociti da cellule staminali portano a cellule cosiddette ibride - cellule che hanno le proprietà sia del fegato che dell'intestino.
"Gli epatociti e le cellule epiteliali del tratto intestinale hanno un'origine comune nello sviluppo embrionale, poiché il fegato si sviluppa da una parte del tratto intestinale primitivo. Più avanti nello sviluppo, i diversi tipi di cellule maturano, il che è controllato da diversi livelli di attività nelle reti geniche associate ai rispettivi tipi di cellule", spiega Antonia Thomitzek, dottoranda presso StemNet. "Il nostro limitato controllo su questo processo porta alla formazione di cellule ibride che non riflettono ancora fedelmente la funzione delle cellule epatiche fisiologiche".
Il gruppo di ricerca StemNet ha ora scoperto che la rete CDX2, inaspettatamente attiva durante la formazione di cellule epatiche da cellule staminali, svolge un ruolo cruciale nello sviluppo del fenotipo ibrido degli epatociti derivati da cellule staminali. Spegnendo la CDX2, sono riusciti a prevenire lo sviluppo di caratteristiche indesiderate, più tipiche delle cellule intestinali che degli epatociti.
Le forbici geniche consentono di ottenere cellule epatiche più funzionali
Nello studio attuale, i ricercatori hanno utilizzato il sistema di "forbici geniche" CRISPR-Cas9 per spegnere selettivamente il gene CDX2. CRISPR-Cas9 è un metodo biologico molecolare per tagliare e modificare il DNA in un sito selezionato. Se il CDX2 viene spento con questo metodo, lo sviluppo delle caratteristiche tipiche dell'intestino viene quasi completamente impedito. Le cellule sviluppano invece un fenotipo epatico distinto. Mostrano funzioni epatiche migliorate, come la corretta formazione dei dotti biliari e un trasporto più efficiente degli acidi biliari. Queste proprietà sono essenziali per le cellule epatiche funzionali.
"Comprendere l'influenza delle reti geniche sullo sviluppo dell'identità cellulare è fondamentale per lo sviluppo di sistemi modello cellulari e tissutali affidabili basati sulla tecnologia delle cellule staminali", spiega il dottor Patrick Nell. "In questo modo, stiamo portando avanti la ricerca di alternative adeguate alla sperimentazione animale e lo sviluppo responsabile di future terapie cellulari".
I risultati fanno parte del progetto "HyCell", finanziato dalla Fondazione tedesca per la ricerca con circa 408.000 euro e che durerà fino al 2028. Rappresentano una pietra miliare per l'ulteriore sviluppo della tecnologia delle cellule staminali, poiché sistemi in vitro più rappresentativi per la ricerca sul fegato potrebbero rendere più efficiente e sicuro lo sviluppo di farmaci e favorire le applicazioni nella medicina rigenerativa.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Tedesco può essere trovato qui.
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