SCUOLA SUPERIORE PER MEDIATORI LINGUISTICI (Decreto Ministero dell Università 31/07/2003)

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1 SCUOLA SUPERIORE PER MEDIATORI LINGUISTICI (Decreto Ministero dell Università 31/07/2003) Via P. S. Mancini, Roma TESI DI DIPLOMA DI MEDIATORE LINGUISTICO (Curriculum Interprete e Traduttore) Equipollente ai Diplomi di Laurea rilasciati dalle Università al termine dei Corsi afferenti alla classe delle LAUREE UNIVERSITARIE IN SCIENZE DELLA MEDIAZIONE LINGUISTICA LE CELLULE STAMINALI TRA SCIENZA ED ETICA RELATORI: prof.ssa Adriana Bisirri CORRELATORI: Prof.ssa Maria Nocito Prof.ssa Tiziana Moni Prof.ssa Claudia Piemonte CANDIDATA: VALENTINA MAMMANCO ANNO ACCADEMICO 2012/2013 ~ 1 ~

2 Ai miei genitori, per essere stati un costante sostegno in questo lungo e difficile percorso e per avermi dato la possibilità di raggiungere questo traguardo. Dedicata a me, perché se sono arrivata fin qui è stato grazie alla mia passione e forza di volontà. ~ 2 ~

3 INDICE INTRODUZIONE I. LE CELLULE STAMINALI E I MOTIVI DELLA LORO IMPORTANZA I.1 Differenziazione delle cellule staminali I.2 Metodo e motivi per conservare il cordone ombelicale I.3 La donazione del cordone ombelicale II. TERAPIE POSSIBILI CON LE CELLULE STAMINALI:PRESENTE EFUTURO II.1 Le frontiere della ricerca: quando una cellula adulta diventa bambina III. IL DIBATTITO SULLE CELLULE STAMINALI: PERCHÉ TANTORUMORE? III. Quando un bambino è concepito in provetta: la fecondazione in vitro III.2 Le diverse posizioni III.3 Cosa dicono le leggi? La situazione in Italia IV. QUANDO LE CELLULE STAMINALI DIVENTANO CATTIVE: LE CELLULE STAMINALI TUMORALI IV.1 Da dove vengono le cellule staminali tumorali? IV.2 Come si formano le cellule staminali tumorali? IV.3 Le cellule staminali tumorali: il nemico numero uno GLOSSARIO ~ 3 ~

4 INDEX PREFACE I. WHAT ARE STEM CELLS AND WHY ARE THEY IMPORTANT? II.THE UNIQUE PROPERTIES OF ALL STEM CELLS...96 II.1 Embryonic stem cells II.2 Adult stem cells II.3 The similarities and differences between embryonic and adult stem cells III. THE STEM CELL DEBATE: IS IT OVER? III.1 Spiritual and ethical contexts GLOSSARY ~ 4 ~

5 SOMMAIRE INTRODUCTION I.QU EST-CE QUE SONT LES CELLULES SOUCHES ET POURQUOI SONT-ELLES IMPORTANTES? II.LE CELLULES SOUCHES DU CORDON OMBELICAL II.1 Les thérapies possibles avec les cellules souches : aujourd hui et demain III. LE DÉBAT SUR LES CELLULE SOUCHES: POURQUOI TANT DE BRUIT? CONCLUSION GLOSSAIRE ~ 5 ~

6 LINGUA ITALIANA ~ 6 ~

7 PREMESSA Le cellule staminali umane, dalla fine degli anni 90 al centro della ricerca scientifica, hanno sollevato grandi speranze per le possibilità terapeutiche che sembrano dischiudere. Per molti scienziati esse rappresentano il futuro della medicina in quanto il loro utilizzo potrebbe permettere sia di guarire malattie al momento incurabili, come alcune forme di cancro, e contribuire in futuro alla cura di malattie genetiche o in alternativa al trapianto di organi. Al tempo stesso forte è il dibattito nella società perché il loro impiego solleva problemi di carattere etico in quanto il loro prelievo comporta in alcuni casi, la distruzione di embrioni umani. Personalmente sono fermamente convinta che dalla ricerca sulle cellule staminali umane potranno derivare notevoli applicazioni terapeutiche utili a sconfiggere diverse malattie degenerative. È pur vero che, talvolta, le sperimentazioni scientifiche sono così ardite da dare l impressione di voler oltrepassare il confine di ciò che è lecito all uomo. Non ci sono solo ragioni morali a chiedere un controllo e, nel caso, una limitazione a degli esperimenti, ma anche scientifiche per cui la strada per trovare soluzioni a dilemmi e alla sofferenza umana è ancora lunga. ~ 7 ~

8 Nella varietà delle problematiche, legate alla bioetica, se ne aggiunge nel nostro paese un altra considerevole: l esiguità dei fondi da destinare allo sviluppo scientifico. Fare ricerca presuppone un adeguata disponibilità di risorse e notevoli investimenti, senza i quali non è possibile finanziare i programmi di studio e di ricerca scientifica. La mancanza di risorse contribuisce, pertanto, alla fuga dei cervelli anche nel settore delle cellule staminali, per cui valenti ricercatori se ne vanno dall Italia verso paesi stranieri dove, invece, vengono stanziati miliardi per lo studio e la sperimentazione scientifica. Tuttavia, malgrado il piano generale della politica economica nazionale, penalizzi molto spesso lo sviluppo dell ingegneria genetica, recentemente e precisamente il 15 maggio 2013, la Commissione degli Affari sociali della Camera dei Deputati aveva approvato all unanimità l avvio della sperimentazione clinica del metodo stamina, ideato da David Vannoni ed indicato per la cura dalle malattie neurodegenerative. Il Parlamento il 23 maggio aveva ratificato il progetto, stanziando tre milioni di euro per gli anni Nel corso dei mesi però sono scoppiate le polemiche a seguito dei dubbi espressi da molti scienziati circa la validazione scientifica del metodo e l efficacia del trattamento. In considerazione anche dei pareri ~ 8 ~

9 negativi palesati dal comitato scientifico e dell Avvocatura di Stato, il Ministro della Sanità Beatrice Lorenzin ha posto fine alla sperimentazione con la motivazione che il metodo è pericoloso per la salute dei pazienti. Forte è stata la reazione da parte dei malati coinvolti nella sperimentazione e dello stesso Vannoni che, oltre ad avanzare critiche all operato del ministro, ha annunciato che attuerà la sperimentazione all estero, probabilmente negli Stati Uniti. Di fronte ad un caso così controverso e a pareri discordi e particolarmente animosi soprattutto dei malati, oggetto del trattamento, ci si deve porre un legittimo interrogativo. Quando e fino a che punto è lecita la sperimentazione medica sull uomo? Non è facile dare una risposta chiara e semplice a questa domanda, tuttavia ogni persona, in base alla propria esperienza personale e disposizione etica, può esporre la propria opinione. Io cercherò in ogni modo di esprimere le mie riflessioni personali con l umiltà di chi è consapevole che non è facile scegliere ciò che è lecito e ciò che non lo è e che le leggi della natura non possono essere forzate senza rischi gravi e talvolta imprevisti. ~ 9 ~

10 Forte di questa attenzione alla vita e alla morale, posso dire che la medicina è una scienza empirica sia perché si avvale di conoscenze e di progressi accumulati nel corso del tempo, sia perché trova nella sperimentazione la possibilità di raggiungere altri traguardi eccezionali. Non a caso gli addetti sono convinti che le sconfitte di oggi saranno i successi di domani, pertanto è giusto aprire, nel rispetto della vita, nuove frontiere alla ricerca per far volare la speranza curando i danni di malattie finora letali e distruttive. Ciò detto, per quanto concerne la liceità della sperimentazione, occorre che essa sia eticamente giustificata e scientificamente controllata. Bisogna infatti garantire che non ci siano pericoli di tossicità per i malati e che la nuova cura offra risultati maggiori rispetto alle terapie in uso. Riguardo all etica medica, cioè agli obblighi morali che regolano la pratica di un medico, è necessario, a mio avviso, che lo sperimentatore abbia un adeguato livello di diligenza e di professionalità; che la sua ricerca non sia compensata in modo diritto o indiretto; che sul piano economico sia indipendente da organizzazioni o società di un gruppo di ricerca e sviluppo farmaceutico che potrebbero avere specifici interessi per la promozione di un nuovo trattamento. A conclusione del mio lavoro vorrei esprimere alcune mie perplessità, che forse meritano un adeguata attenzione, circa il consenso informato e ~ 10 ~

11 libero che il medico è tenuto ad esigere dal malato che si sottopone alla sperimentazione. Questo principio è sicuramente una condizione indispensabile e necessaria ma nella mia mente sorgono molte esitazioni: Può un paziente o un familiare di un minore, che si trovano in uno stato di sofferenza o di turbamento psicologico e di sudditanza, dare un consenso davvero libero? Ed infine può il medico ricercatore, convinto della validità della propria sperimentazione, essere davvero obiettivo? Non so trovare una soluzione ai miei dubbi ma mi auguro che ogni medico senta la responsabilità della proprie scelte ed agisca sempre secondo scienza e coscienza. ~ 11 ~

12 INTRODUZIONE Le cellule staminali sono da qualche anno al centro di un vivace dibattito scientifico, etico e religioso che divide, spesso con toni acuti e polemici, studiosi e opinione pubblica. Le staminali il cui destino non è ancora "deciso", possono originare pertanto vari tipi di cellule diverse, attraverso un processo denominato "differenziamento". Nelle fasi iniziali dello sviluppo umano, le cellule staminali, situate nell'embrione, sono diverse, perché più versatili, rispetto a tutti i tipi di cellule esistenti nell'organismo, ovvero da quelle cerebrali, ossee, cardiache, muscolari ed epidermiche. La possibilità di controllare lo spettacolare potere di queste cellule staminali embrionali, allo scopo di curare vari tipi di malattie, entusiasma gli studiosi. Per esempio, il morbo di Parkinson e l'alzheimer sono il risultato di lesioni in gruppi determinati di cellule cerebrali. Con la realizzazione di un trapianto di cellule staminali, derivate da un embrione, sulla parte del cervello colpita, gli scienziati sperano di sostituire la parte di tessuto cerebrale danneggiata. In un futuro prossimo, la ricerca sulle cellule staminali potrà rivoluzionare il modo di curare tante altre "malattie mortali" come l'ictus, il diabete, le malattie cardiache e, addirittura, le paralisi. Variano però da ~ 12 ~

13 un paese all altro le disposizioni di legge riguardo all uso di cellule staminali a fini di ricerca o di cure mediche. Qualche anno fa in Italia 1 è stato indetto a riguardo un referendum e gli Italiani sono stati chiamati ad esprimersi sul dare o meno la possibilità ai ricercatori di utilizzare le cellule staminali per studiarne le potenzialità terapeutiche. Non fu raggiunto il quorum necessario e, quindi, possiamo dire che gli italiani non hanno preso una posizione a riguardo, probabilmente anche per la mancanza di informazioni approfondite sull argomento. In Germania, per esempio, l'estrazione di cellule staminali da un embrione umano è considerata illegale. In Gran Bretagna, invece, è perfettamente legale, ma le leggi in materia sono rigorose: gli scienziati britannici possono utilizzare embrioni umani a fini di ricerca fino a quattordici giorni dopo la fecondazione dell'ovulo. In altri paesi non esistono ancora leggi esplicite atte a disciplinare la ricerca sulle cellule staminali umane. Gli Stati Uniti 2 vantano un lungo e fiero record per aver portato il mondo verso avanzamenti nella scienza e nella medicina in grado di migliorare la vita umana giugno 2005: in Italia il referendum abrogativo per la legge n.40 non raggiunge il quorum; la Chiesa ed alcuni ricercatori invitano a non votare : Bill Clinton firma una legge per evitare che fondi federali siano destinati alla ricerca sulle cellule staminali ottenute da embrioni. David Maraniss, First in His Class: A Biography of Bill Clinton, New York, Random House, ~ 13 ~

14 Inoltre gli Stati Uniti 3 sono orgogliosi per aver mantenuto alti standard di etica a pari passo con l espansione della conoscenza e dei limiti della scienza. Infatti proprio in questo paese i ricercatori si sono resi conto che l estrazione delle cellule staminali comportava la distruzione dell embrione e, quindi, la distruzione della sua potenzialità di vita. Riguardo a questo argomento è appropriato citare una parte del discorso che Bush 4 pronunciò il 9 agosto Il Presidente americano metteva in evidenza, oltre all esistenza di un ampio numero di embrioni, prodotti in laboratorio per aiutare le molte coppie nel concepimento di bambini, attraverso un processo chiamato fertilizzazione in vitro, l utilizzo per scopi scientifici di una piccola parte di quelli avanzati. Gli scienziati li usavano per ricavarne delle cellule staminali che in base ad ulteriori ricerche, potevano migliorare la vita di persone affette da malattie degenerative. A Bush non sfuggivano le implicazioni morali che la ricerca scientifica poneva in primo piano: Con questo discorso passo a pormi due interrogativi fondamentali: primo, questi embrioni congelati sono 3 9 marzo 2009: il presidente americano Barack Obama ha rimosso, con un ordine esecutivo, i limiti al finanziamento pubblico alla ricerca sulle cellule staminali embrionali. Barack Obama L'audacia della speranza è stato pubblicato nel 2007 con prefazione di Walter Veltroni. 4 9 luglio 2006: George W. Bush firma il veto della legge che avrebbe permesso l uso di fondi federali per la ricerca su cellule staminali embrionali. Scott F. Gilbert, Biologia dello sviluppo, Zanichelli, 2005 (3 ed.). ~ 14 ~

15 vita umana, e quindi, qualcosa di prezioso da proteggere? E secondo, se devono essere distrutti in qualsiasi caso, perché non utilizzarli per una ricerca che potrebbe salvare e migliorare altre vite? Le risposte dei ricercatori e dei bioetici a questi interrogativi erano state diverse; secondo il parere del ricercatore questa manciata di cellule ha la potenzialità per la vita, ma non è vita perché non si può sviluppare autonomamente, mentre per il bioetico esse sono già vita. Riguardo alla seconda domanda le risposte sono state controverse, alcuni ritenevano di utilizzarle per un buon fine, altri non giustificavano l effettuazione di questi esperimenti che presuppongono la morte dell embrione. Il timore più forte per il Presidente Bush era rappresentato dalla clonazione umana, considerando che già i primi ricercatori di cellule staminali erano riluttanti temendo che le ricerche avrebbero potuto avere tale fine. Ferma era la posizione del Presidente americano: Io mi oppongo fermamente alla clonazione umana, come fa la maggior parte degli americani o alla creazione della vita per una nostra convivenza; anche i fini più nobili non giustificano i mezzi. Sono un deciso sostenitore della scienza e della tecnologia e credo che questa sia una risorsa per migliorare, salvare la vita e debellare le malattie. La ricerca ci da la ~ 15 ~

16 speranza che milioni di persone che amiamo possano essere curate da malattie e liberarsi così dai loro patimenti. Ho amici i cui figli soffrono di diabete giovanile. Nancy Reagan mi ha parlato della sofferenza del presidente Reagan a causa dell Alzheimer. La mia stessa famiglia ha dovuto lottare contro la leucemia. Quindi come tutti gli americani anche io ho in serbo una grande speranza per la cura. Credo inoltre che la vita umana sia un sacro dono del nostro creatore e una cultura che svaluti la vita mi preoccupa. La ricerca sulle cellule staminali embrionali offre sia grandi promesse sia grandi pericoli. Pertanto ho decido che dobbiamo agire con grande attenzione. In seguito a una ricerca che ho condotto personalmente esistono più di 60 linee di cellule staminali geneticamente diverse. Tenendo presente però che la ricerca da speranza di vita a milioni di persone che potrebbero liberarsi da sofferenze insostenibili decide di stanziare fondi federali ai fini della ricerca e di nominare un consiglio presidenziale per monitorare la ricerca sulle staminali e regolamentarle in considerazione di tutte le innovazioni biomediche Questo consiglio sarà composto da scienziati, dottori, etici, avvocati, teologici e dal Dr. Leon Kass un etico biomedico dell Università di Chicago. ~ 16 ~

17 Questo consiglio ci aggiornerà sui nuovi sviluppi e darà alla nostra nazione un forum per continuare a discutere e a valutare queste importanti questioni. Spero che nell andare avanti saremo sempre guidati sia dall intelletto sia dal cuore, sia dalle nostre capacità sia dalla nostra coscienza. Ho preso questa decisione con grande attenzione, e prego che sia quella giusta. Grazie per l attenzione e che Dio benedica l America. Con l attenta valutazione riguardo a queste importanti questioni, il Presidente americano dimostra una disposizione etica veramente elevata, pronta a difendere l uomo da ogni rischio imprevisto soprattutto da una scienza usata con disinvoltura ma pronta a sostenerla se volta a garantire e a tutelare la salute degli uomini. ~ 17 ~

18 I. LE CELLULE STAMINALI E I MOTIVI DELLA LORO IMPORTANZA Le cellule staminali sono cellule primitive, ossia non specializzate, dotate della singolare capacità di trasformarsi, a partire dall embrione e per tutta la durata della vita di ogni individuo, nei circa 200 diversi tipi cellulari che formano l organismo: neuroni, cellule cutanee, muscolari, cellule ossee, epatiche e così via. Si tratta quindi di cellule il cui destino non è stato ancora deciso. Le cellule staminali hanno due importanti caratteristiche che le distinguono da tutti gli altri tipi di cellule. In prima istanza sono cellule non specializzate che si rinnovano attraverso la divisione cellulare. La seconda caratteristica è che in determinate condizioni fisiologiche o sperimentali possono diventare cellule con speciali funzioni, come per esempio, le cellule che si trovano nel muscolo del cuore o le cellule del pancreas che producono insulina. Gli scienziati dell Istituto Nazionale di Salute inizialmente lavorarono su due tipi di cellule staminali: le cellule staminali embrionali 5 e le cellule staminali adulte provenienti sia dagli animali che dagli esseri umani e circa 20 anni fa scoprirono il modo per ottenere cellule staminali : nel cordone ombelicale umano vengono trovate le cellule staminali embrionali emopoietiche. Vergano, Dan. Embryonic stem cells used on patient for first time. USA Today. October 12, ~ 18 ~

19 dagli embrioni di topi. Molti anni di studi dettagliati sulle proprietà delle cellule staminali dei topi portarono i ricercatori nel 1998 a individuare il metodo per isolare le cellule staminali dagli embrioni umani e farle crescere in laboratorio. Erano state individuate le cellule staminali embrionali umane. Gli embrioni, usati in questi studi, erano stati creati per risolvere i problemi di infertilità per mezzo delle procedure di fertilizzazione in vitro 6, e quando non erano più utilizzabili per la risoluzione di questo problema, venivano donati per la ricerca previo consenso del donatore. Le ricerche hanno messo in evidenza che le cellule staminali sono importanti per gli organismi viventi per molte ragioni. Dai tre ai cinque giorni di vita, l embrione, chiamato blastocisti, dà luogo alle centinaia di cellule altamente specializzate necessarie nell organismo umano. Nel feto, in via di sviluppo, le cellule staminali, che si trovano nei tessuti, generano diversi tipi di cellule specializzate che sono anche necessarie al cuore, ai polmoni, alla pelle e ad altri tessuti. Nel corso della vita in alcuni tessuti come quelli del midollo osseo 7, dei muscoli e del cervello, un numero non indifferente di cellule staminali adulte sostituisce cellule 6 19 febbraio 2004: in Italia la legge n.40 limita la fecondazione in vitro a uso autologo. Vieta la ricerca sulle cellule staminali embrionali umane. Simili condizioni in Polonia, Austria e Malta : primo trapianto di midollo osseo eseguito da Robert A. Good all Università del Minnesota.Primo trapianto di midollo osseo in due fratelli affetti da Scid (Severe Combined Immune Deficiency), una rara malattia genetica di immunodeficienza. ~ 19 ~

20 che sono state perse nei comuni vestiti, o attraverso le lacrime, o in seguito a incidenti o malattie. Gli scienziati hanno ipotizzato che le cellule staminali potrebbero nel futuro, porre le basi per i trattamenti di alcune malattie come ad esempio, il morbo di Parkinson 8, il diabete o le malattie cardiache. Quando gli scienziati hanno appreso di più a proposito delle cellule staminali, è stato possibile utilizzare le stesse, non solamente nelle terapie basate sul loro utilizzo ma anche per creare nuove medicine e vagliare tossine, e infine comprendere le anomalie genetiche che determinano difetti al momento della nascita di un individuo. Due quesiti rimangono ancora aperti per gli scienziati: 1) Come fanno le cellule staminali a rimanere non specializzate e ad avere la proprietà di rinnovarsi per tanti anni. 2) Identificare i segnali che fanno in modo che le cellule staminali diventino cellule differenziate. Per cercare di chiarire questi interrogativi occorre precisare che le cellule staminali hanno tre caratteristiche generali e per tali motivi si differenziano dagli altri tipi di cellule: - Sono in grado di dividersi e rinnovarsi per lunghi periodi : il trattamento con ipscs risulta efficace in topi di laboratorio affetti da morbo di Parkinson. Karen Kaplan, Cancer threat removed from stem cells, scientists say, Los Angeles Times, March 6, ~ 20 ~

21 - Sono indifferenziate - Generano tipi di cellule (cellule progenitrici) differenziate Riguardo al primo punto gli scienziati stanno provando a capire: a) per quale motivo le cellule staminali embrionali possono proliferare per un anno o più nel laboratorio senza differenziarsi, ma la maggior parte delle cellule staminali adulte non può farlo. b) quali sono i fattori che normalmente regolano negli organismi viventi la proliferazione di cellule staminali e il loro auto rinnovamento. Dando le risposte a queste domande si potrebbe capire come viene regolata la proliferazione di cellule durante il normale sviluppo embrionale o durante la anormale divisione di cellule che causa il cancro. Relativamente alla seconda caratteristica, cioè al fatto che gli scienziati hanno spiegato che esse non avendo alcuna struttura di tessuto specifica, possono acquisire funzioni specializzate. Una cellula staminale non può collaborare con i suoi vicini per portare il sangue attraverso il corpo, come fanno le cellule dei muscoli del cuore; non può portare le molecole di ossigeno attraverso il flusso di sangue, come un globulo rosso; non può dare segnali elettrochimici ad altre cellule che permettono al corpo di muoversi e parlare, come una cellula nervosa, tuttavia le cellule staminali non specializzate possono dare luogo a cellule ~ 21 ~

22 specializzate, incluse le cellule del muscolo del cuore, le cellule del sangue e i neuroni. Per quanto concerne il fatto che le cellule staminali sono in grado di dividersi e rinnovarsi per lunghi periodi, è stato individuato a differenza delle cellule dei muscoli, del sangue, o dei neuroni, che normalmente non sono in grado di replicarsi; le cellule staminali possono replicarsi più volte attraverso un processo chiamato proliferazione. Una iniziale popolazione di cellule staminali che proliferano per molti mesi nel laboratorio, può generare milioni di cellule. Quelle risultanti continuano ad essere non specializzate, come le cellule staminali generatrici vengono dette in grado di auto rinnovamento a lungo termine. I fattori specifici e le condizioni che permettono alle cellule di rimanere non specializzate sono di grande interesse per gli scienziati. ~ 22 ~

23 Figura 1:Divisione cellulare asimmetrica: una delle due cellule che si originano in seguito alla divisione cellulare di una cellula staminale è destinata (in inglese committed ) a specializzarsi in uno dei possibili tipi di cellula somatica di cui è formato l organismo. Gli stadi attraverso cui passa prima di raggiungere la completa specializzazione sono quello della cellula progenitore e della cellula precursore. ~ 23 ~

24 Ci sono voluti molti anni di prove ed errori prima che gli scienziati imparassero a fare crescere le cellule staminali nel laboratorio senza che queste si differenziassero spontaneamente in specifici tipi di cellule. Per esempio, ci sono voluti 20 anni per imparare a fare crescere una cellula staminale embrionale umana nel laboratorio seguendo lo sviluppo delle cellule staminali nel topo. Una importante area di ricerca è la comprensione dei segnali che in un organismo maturo fanno proliferare e rimanere non specializzate intere popolazioni di cellule staminali finché le cellule siano necessarie per riparare un determinato tessuto. Tale informazione e l abilità di far crescere uno smisurato numero di cellule staminali non specializzate in laboratorio, per ulteriori sperimenti, è una scoperta interessante per gli scienziati. Le cellule staminali possono produrre cellule specializzate. Quando cellule staminali non specializzate danno origine a cellule specializzate, questo processo viene denominato differenziazione. Gli scienziati hanno appena iniziato a capire i segnali all interno e all esterno delle cellule che scatenano la differenziazione delle cellule staminali. I segnali interni sono controllati dai geni della cellula, che sono sparsi lungo gli strati del DNA e portano istruzioni codificate per tutte le strutture e le funzioni della cellula. I segnali esterni per la ~ 24 ~

25 differenziazione della cellula includono secrezioni chimiche da altre cellule, contatto fisico con le cellule vicine ed alcune molecole contenute nel microambiente. Quindi molte domande sulla differenziazione delle cellule staminali rimangono aperte, ad esempio, se i segnali interni ed esterni della differenziazione della cellula sono uguali in tutti i tipi di cellule staminali o se possono essere identificati i segnali specifici che promuovono la differenziazione in determinati tipi di cellula. Queste domande sono critiche perché le risposte potrebbero portare gli scienziati a trovare nuovi modi di controllare la differenziazione di cellule staminali in laboratorio, con ciò le cellule in via di sviluppo o i tessuti possono essere usati per scopi ben precisi incluse le terapie basate sulle cellule. Le risposte sulle cellule staminali variano, in base alla sorgente delle cellule staminali. Per esempio se le cellule staminali derivano dalle inner cell mass dell embrione, possono generare molti tipi di cellule del corpo derivative da tutti i tre generi di cellule embrionali: endoderma, mesoderma e ectoderma. Cellule staminali con questa caratteristica sono dette pluripotenti (o multipotenti), altri due importanti tipi di cellule sono le totipotenti e le uni potenti. Le cellule staminali embrionali sono un tipo di cellule pluri ~ 25 ~

26 potenti. Un altro tipo di cellule pluripotenti sono le cellule embrionali germ (Figura2) 9, anche se vengono da un successivo stadio di sviluppo. Figura 2. Le cellule dell embrione fino allo stadio a 8 cellule sono totipotenti. Le cellule staminali embrionali umane derivano dalle cellule all interno della morula o delle blastocisti di 4 o 5 giorni. Le cellule embrionali umane germinali, al contrario, derivano da un feto che va da 5 a 10 settimane di vita. Le cellule staminali adulte generano tipi di cellule dal tessuto in cui risiedono. Per esempio: una cellula adulta staminale, che produce sangue e che si trova nel midollo osseo, crea diversi tipi di cellule nel sangue come ad esempio i globuli rossi, i globuli bianchi e le piastrine. 9 Da non confondersi con le gravidanze gemellari la cui origine è da imputare alla stimolazione ormonale che induce la produzione di più ovuli contemporaneamente (gemelli eterozigoti). ~ 26 ~

27 Fino a poco tempo fa si pensava che la cellula che produce il sangue nel midollo osseo, che si chiama cellula staminale ematopoietica 10, non potesse generare cellule di un tessuto completamente diverso, come ad esempio i neuroni nel cervello. Tuttavia diversi esperimenti fatti nel corso degli ultimi anni non hanno escluso la possibilità che cellule staminali provenienti da un tessuto potessero essere in grado di generare tipi di cellule di un tessuto completamente diverso, fenomeno questo conosciuto come plasticità. Esempi di tale plasticità sono forniti da cellule del sangue che si trasformano in neuroni, da cellule del fegato che possono essere create per produrre insulina e da cellule staminali ematopoietiche che si possono sviluppare nel muscolo del cuore : le staminali ematopoietiche trasformate sono la causa della leucemia: si dimostra per la prima volta una correlazione tra cellule staminali e cancro. Martin, Douglas, Dr. Georges Mathé, Transplant Pioneer, Dies at 88, in New York Times, 20 ottobre ~ 27 ~

28 CHI HA SCOPERTO LE CELLULE STAMINALI EMBRIONALI? La scoperta che dall embrione è possibile ottenere cellule staminali pluripotenti, in grado cioè di differenziarsi in qualsiasi tipo cellulare, risale a 30 anni fa. Era il 1981 quando due genetisti dell Università di Cardiff in Inghilterra, Martin Evans 11 e Matthew Kaufman, riuscirono per la prima volta ad isolare queste cellule da embrioni di topo e a farle crescere in laboratorio fino ad ottenerne migliaia: le cosiddette cellule staminali embrionali. La paternità di tale scoperta fu contesa con un ricercatore americano, Gail Martin dell Università di Chicago, che nello stesso periodo raggiunse risultati simili. Questo momento segnò l inizio di una nuova era per un settore della ricerca scientifica che, nel giro di pochi anni, avrebbe rivoluzionato la concezione della vita stessa: a partire dalla generazione di animali geneticamente modificati, grazie allo sviluppo di nuove strategie di manipolazione genetica : Dalla massa cellulare interna di topo vengono isolate le cellule staminali embrionali. Martin Evans, il primo ad isolare le cellule staminali embrionali murine, vincerà per questa scoperta il premio Nobel per la Medicina del Scott F. Gilbert, Biologia dello sviluppo, Zanichelli, 2005 (3 ed.). ~ 28 ~

29 Lo studio della biologia delle cellule staminali del topo ha portato poi alla scoperta di un metodo per ottenere cellule staminali da embrioni umani e farle crescere in laboratorio. Nel 1998, presso l Università del Wisconsin, James Thomson isolò per la prima volta delle cellule staminali embrionali umane, riuscendo a generare delle linee cellulari stabili nel tempo. Il 6 novembre 1998 la rivista scientifica Science pubblicò questa ricerca con un articolo intitolato Linee di cellule staminali embrionali derivate da blastocisti umane. La notizia ebbe un eco grandissimo sui media, anche perché generò enormi polemiche in quanto la ricerca aveva comportato la distruzione di embrioni umani. Nel 2007 il gruppo di Thomson (in contemporanea ad un altro gruppo di ricerca, diretto da Shinya Yamanaka) ha riportato un metodo per convertire le cellule della pelle in cellule che somigliano molto alle cellule staminali embrionali. Anche questi risultati hanno attirato molta attenzione perché rappresentano una speranza per porre fine alla controversia sul piano etico sulla ricerca delle staminali embrionali. PERCHÉ LE STAMINALI SONO TANTO IMPORTANTI? Le cellule staminali riscuotono tanto interesse in primo luogo perché, essendo la fonte primaria da cui si origina la vita, il loro studio permetterà agli scienziati di ottenere preziose informazioni sugli eventi ~ 29 ~

30 che si verificano durante lo sviluppo umano. Infatti la crescita dell embrione, del feto e dell individuo adulto è totalmente dipendente dalle cellule staminali, durante le varie fasi dello sviluppo embrionale, fetale e post-nascita. Oltre a ciò, le cellule staminali costituiscono un deposito di cellule essenziale per il mantenimento dell organismo stesso. Nell individuo adulto le cellule staminali, presenti in alcuni distretti dell organismo, dividendosi senza limite servono come una sorta di serbatoio vitale che garantisce il continuo ricambio delle cellule dell organismo man mano che queste si sfaldano, come nel caso della pelle o dell intestino, o invecchiano e muoiono, come le cellule del sangue. Uno dei più efficienti e complessi meccanismi di rigenerazione cellulare avviene proprio nel midollo osseo dove le cellule staminali ematopoietiche producono ininterrottamente tutti i tipi di cellule del sangue, che si rinnovano totalmente ogni quattro mesi circa. Inoltre, in alcuni organi, come il pancreas e il fegato le popolazioni di cellule staminali presenti sul posto possono intervenire per riparare i tessuti usurati o danneggiati da lesioni o malattie. CLASSIFICAZIONE DELLE CELLULE STAMINALI ~ 30 ~

31 Le cellule staminali possono essere classificate in base alla loro capacità di generare un solo tipo di cellule, molti o tutti i tipi di cellule: Cellule staminali totipotenti Presenti solo nelle prime fasi di formazione dell embrione, sono in grado di dare origine a un intero organismo. Le staminali totipotenti possono formare anche tessuti extra-embrionali, come la placenta. Lo zigote, ovvero la prima cellula formata dopo la fecondazione, e le cellule dell embrione fi no allo stadio ad 8 cellule, sono staminali totipotenti. Cellule staminali pluripotenti Hanno una capacità di specializzarsi simile alle totipotenti (possono formare qualunque tipodi cellule), ma non possono formare un organismo intero, così come non possono generare tessuti esterni all embrione. L embrione, prima della formazione dei tre foglietti embrionali è formato principalmente da cellule di questo tipo. Cellule staminali multipotenti Conservano una certa capacità di specializzarsi, ma inferiore alle pluripotenti: possono infatti dare origine a tipi di cellule tipiche di un dato tessuto. Ad esempio, le staminali ematopoietichesono in grado di differenziarsi solo in cellule del sangue, e non in cellule del tessutomuscolare o nervoso. Cellule staminali unipotenti Possono essere considerate staminali in senso lato: sebbene siano in grado di formare un unico tipo di cellule, conservano la capacità di autorinnovamento, possono quindi replicarsi all infinito per rinnovare un tessuto. Un esempio è fornito dalle staminali della pelle. ~ 31 ~

32 Data la loro singolare abilità rigenerativa, le cellule staminali offrono, quindi, enormi possibilità per il trattamento di malattie finora incurabili. Si sente sempre più frequentemente parlare di medicina rigenerativa per indicare questa nuova branca della medicina che, ricorrendo all impiego delle cellule staminali, ha come scopo quello di riparare organi e tessuti danneggiati da malattie, traumi o dal semplice processo di invecchiamento. Ai ricercatori e ai medici resta ancora molto lavoro da fare per capire come usare queste cellule sui pazienti in modo sicuro ed efficace. Infatti oggi, come vedremo in seguito, sono possibili nella pratica clinica relativamente pochi usi delle staminali. La ricerca sulle cellule staminali resta comunque una delle aree più affascinanti della biologia contemporanea e, pur sollevando numerose questioni etiche, rappresenta una delle più promettenti sfide per il genere umano. ~ 32 ~

33 I.1 Differenziazione delle cellule staminali Fino a pochi anni fa gli scienziati lavoravano solo con due tipi di cellule staminali: le cellule staminali embrionali e le cellule staminali adulte. Recentemente, oltre a questi due tipi di cellule staminali, sono state scoperte le cellule staminali del liquido amniotico e sono state create in laboratorio delle staminali artificiali, le cosiddette staminali pluripotenti indotte. CELLULE STAMINALI EMBRIONALI I primi studi sulle cellule staminali embrionali sono cominciati negli anni Cinquanta- Sessanta con embrioni di topo. Quest ultime sono cellule che hanno la stupefacente proprietà di poter generare tutte le cellule del corpo. Per questa loro caratteristica sono anche chiamate cellule staminali pluripotenti. Le cellule staminali embrionali si trovano in embrioni a uno stadio molto immaturo dello sviluppo, quando sono più piccoli di una punta di spillo. Possono essere estratte dall embrione allo stadio di blastocisti e coltivate in laboratorio sotto forma di linee cellulari che si moltiplicano indefinitamente. Nel 1981 alcuni scienziati riuscirono per la prima volta a ricavare delle cellule staminali da embrioni di topo. Solo nel 1998 vennero invece ricavate delle cellule staminali da embrioni umani, creati in provetta con la fecondazione ~ 33 ~

34 artificiale e donati alla ricerca. Cellule staminali embrionali possono essere ricavate anche da embrioni ottenuti mediante la tecnica della clonazione o trasferimento nucleare. In particolare le cellule staminali embrionali sono considerate da numerosi ricercatori una speranza per risolvere patologie attualmente incurabili, ma non da parte di tutti vi è fiducia nel reale potenziale terapeutico di queste cellule. Al momento ci sono ancora dei grossi ostacoli che non permettono di usare le cellule staminali embrionali per curare i pazienti; in primo luogo è difficile convincere una cellula staminale embrionale a diventare un altra cellula più specializzata come una cellula muscolare, una cellula nervosa o un globulo rosso. Tale trasformazione viene realizzata solo in alcuni laboratori di ricerca con procedimenti lunghi e costosi (Figura2). Inoltre è ancora misterioso e poco controllabile il modo in cui la cellula staminale embrionale diventa una cellula specializzata. Questo comporta un secondo problema, infatti in alcuni casi le cellule staminali embrionali possono diventare cellule cancerose, dando origine a un particolare tipo di tumore chiamato teratoma. Nonostante i dilemmi ancora aperti, è sempre più vicino il momento in cui le cellule staminali embrionali potrebbero essere usate in clinica. Infatti nel 2009 sono iniziate le prime sperimentazioni per valutare l effetto di staminali embrionali su un piccolo numero di pazienti con lesioni alla spina ~ 34 ~

35 dorsale, seguite nel 2010 da altre prove su pazienti con una rara malattia degli occhi. I risultati di queste sperimentazioni saranno importanti per decidere se continuare ad usare le cellule staminali per curare queste e altre malattie. Ad ogni modo molti scienziati in tutto il mondo sono impegnati a studiare le cellule staminali embrionali per poterle usare in medicina. Occorre però trovare il modo di far crescere le cellule staminali embrionali in grandi quantità, individuare un metodo più efficiente ed economico per trasformarle in cellule specializzate ed eliminare il rischio che diventino cellule cancerose. Inoltre le cellule staminali embrionali potrebbero essere usate per curare persone con danni alla spina dorsale che hanno perso la vista o l udito. ~ 35 ~

36 Figura2: cellule staminali embrionali ~ 36 ~

37 I.2 Metodo e motivi per conservare il cordone ombelicale Nell uomo, oltre alle cellule staminali embrionali, sono attualmente studiati altri tipi di cellule staminali a stadi più tardivi di sviluppo embrionale: quelle ottenute da organi e tessuti (fegato, spina dorsale), le cellule del liquido amniotico 12 e le cellule del cordone ombelicale donato dalla madre al momento del parto. Le cellule staminali del cordone ombelicale sono cellule staminali del sangue. Sono simili alle cellule staminali del sangue che si trovano nel midollo osseo dell adulto ma, essendo derivate da un organismo più giovane, il neonato, hanno maggiori capacità di moltiplicarsi e di attecchire. Queste ultime si trovano nel sangue del cordone ombelicale e nel circolo sanguigno del neonato; per cui al momento della nascita, quando il cordone viene staccato dal neonato, possono essere facilmente raccolte e congelate per usi futuri. Le staminali del cordone ombelicale sono importanti per la medicina perché possono essere trapiantate in un individuo ricevente e generare l insieme di tutte le cellule del sangue. Il sangue svolge molte 12 5 giugno 2010: gli ospedali americani Caritas Christy nel New England si impegnano con il Biocell Center per la conservazione delle cellule staminali amniotiche prelevate nei propri centri. Caritas Christi official website. ~ 37 ~

38 funzioni vitali per l organismo, come la difesa dai microbi, il nutrimento e l ossigenazione dei tessuti e la coagulazione, processo che arresta la perdita di sangue in caso di ferite, pertanto la possibilità di poterlo rigenerare è fondamentale per curare varie malattie (Tabella 1): malattie ereditarie del sangue, del metabolismo, del sistema immunitario. Le cellule da trapiantare devono essere prelevate da un altro individuo, poiché quelle del malato sono malate anch esse. alcuni tipi di cancro. In questo caso il trapianto non è curativo di per sé ma viene fatto in seguito a una dose molto forte di chemioterapia e/o radioterapia. Queste forme d intervento servono a combattere il tumore ma, come effetto collaterale, distruggono anche le cellule del sangue e del midollo osseo 13 del paziente. Nel caso delle leucemie non possono essere usate per il trapianto cellule staminali provenienti dal paziente stesso perché è probabile che portino delle alterazioni genetiche. Nel caso dei tumori solidi invece possono essere usate cellule staminali autologhe, ovvero provenienti dal paziente stesso, prelevate dal cordone ombelicale al momento della nascita e conservato oppure dal prelievo di midollo osseo. In generale, le : mediante tecniche di separazione cellulare Irwing Weisman isola cellule staminali emopoietiche pure. Vengono individuate le staminali mesenchimali nel midollo osseo. Irving L.Weissman, Biography Format for Board of Trustees' Agenda: A brief introduction of Irving L. Weissman, M.D November 8, ~ 38 ~

39 cellule staminali del cordone, come tutte le altre fin qui descritte, non possono essere considerate universali, perché possono essere incompatibili. Tuttavia, attualmente sono allo studio molti farmaci per evitare fenomeni di rigetto e rendere sempre più reale la possibilità di creare vere e proprie banche di cellule staminali 14 per utilizzi futuri. Tabella 1. Malattie per cui è indicato il trapianto di cellule staminali del cordone ombelicale per adulti o bambini. Malattie Trapianto allogenico Trapianto autologo Leucemie e linfomi Leucemia linfocita ad alto rischio Leucemia mieloide acuta ad alto rischio Leucemia mieloide acuta secondaria Sì Sì Sì No No No Leucemia mielomonocitica Sì No giovanile Leucemia mieloide cronica recidiva Sì No Leucemia linfocitica cronica Sì No novembre 2009: in Italia un decreto ministeriale 303 vieta la conservazione delle cellule cordonali ad uso autologo presso banche private, pur consentendone la conservazione presso strutture estere. In queste strutture, le staminali isolate dal cordone, vengono conservate e destinate per un eventuale uso privato. Decreto A15289.pdf. ~ 39 ~

40 Linfoma di Hodgkin Sì Sì * avanzato o recidivo Linfoma recidivo non-hodgkin Sì Sì * Malattie mieloproliferative Sindromi mielodisplastiche Sì No Altre malattie Sì No mieloproliferative Mieloma multiplo Sì Sì * Tumori infantili Medulloblastoma ad alto rischio Sì No Neuroblastoma stadio 3-4 Sì No Altre malattie Anemia aplastica severa Sì Sì ** * Il trapianto autologo di cellule staminali del cordone ombelicale può essere effettuato ma non ha alcun vantaggio rispetto a un trapianto di staminali prelevate dal midollo o dal sangue circolante del paziente stesso. ** Il trapianto autologo di cellule staminali del cordone ombelicale è indicato solo se non si trova un donatore estraneo compatibile per il trapianto allogenico. I.3 La donazione del cordone ombelicale Una donna incinta può decidere di donare il cordone ombelicale del suo bambino. In questo caso, quando il cordone ombelicale verrà staccato dal neonato, le cellule contenute in esso verranno prelevate e ~ 40 ~

41 congelate per un eventuale uso futuro. Se, viceversa, non è stata predisposta la donazione del cordone, questo verrà gettato via insieme alle preziose cellule staminali in esso contenute. La donazione del sangue cordonale non comporta nessun disagio per la madre o per il neonato, poiché le cellule staminali vengono recuperate dal cordone già staccato. Le cellule staminali del cordone ombelicale possono essere conservate per 15 anni allo stato congelato; oltre i 15 anni non ci sono evidenze che siano ancora adatte ad essere trapiantate. Se in questo lasso di tempo un paziente ne avrà bisogno, le cellule verranno impiegate per il trapianto. In questo modo potranno essere salvate molte persone (soprattutto bambini) affette da malattie altrimenti incurabili. LE BANCHE PUBBLICHE PER LA CONSERVAZIONE DEL CORDONE OMBELICALE In Italia nel 2010 erano presenti 18 banche pubbliche per la conservazione delle staminali del cordone ombelicale. Tali enti fanno parte di una rete di banche pubbliche presenti in tutto il mondo in cui sono conservati centinaia di migliaia di campioni di sangue cordonale. In queste banche è possibile donare il cordone ombelicale per un trapianto allogenico, ovvero per un ricevente estraneo e sconosciuto o per un ~ 41 ~

42 trapianto dedicato. In quest ultimo caso il trapianto viene programmato per un membro della famiglia affetto da una grave malattia. Le banche pubbliche sono necessarie perché, per effettuare un trapianto, è necessario che il donatore e il ricevente abbiano delle caratteristiche di compatibilità. Queste caratteristiche derivano dalla presenza di alcune proteine chiamate antigeni di istocompatibilità, che vengono usate dal sistema immunitario per riconoscere ciò che appartiene al proprio organismo da ciò che non gli appartiene. Nel paziente può essere trapiantato solo con materiale proveniente da un individuo che ha, almeno in buona parte, gli stessi antigeni di istocompatibilità. In caso contrario il sistema immunitario del ricevente svilupperà una reazione di rigetto che può causare la morte del paziente stesso. Fra parenti stretti (genitori, figli, fratelli) c è una probabilità di circa il 30% di trovare un donatore compatibile per un trapianto. In mancanza di un donatore appartenente alla famiglia, cosa piuttosto comune al giorno d oggi, essendo le famiglie sempre meno numerose è necessario cercarlo fra gli estranei. In questo caso è molto più difficile trovare un donatore compatibile. Le banche del cordone ombelicale (così come le banche del midollo osseo) permettono a molti malati che non hanno un donatore compatibile in famiglia di trovare un donatore estraneo compatibile, offrendogli la possibilità di guarire. ~ 42 ~

43 Naturalmente più sono numerosi i campioni di sangue cordonale conservati nelle banche pubbliche, maggiore è la possibilità che un paziente trovi il donatore compatibile. Quindi più donne sceglieranno di donare il cordone ad una banca pubblica, più ci saranno possibilità di cura per tutti. VANTAGGI E SVANTAGGI DELLA DONAZIONE AD UNA BANCA PUBBLICA Una limitazione per la donazione di sangue cordonale a una banca pubblica è rappresentato dal fatto che solo una minoranza degli ospedali italiani è accreditato per la donazione. Per avere l accreditamento, un ospedale deve ospitare almeno 500 parti l anno e avere del personale preparato per la raccolta del sangue cordonale. Nelle banche pubbliche vengono accettati solo campioni di sangue cordonale di elevata qualità, che contengono un alto numero di cellule staminali provenienti da parti a termine. Tutti i campioni raccolti vengono sottoposti ad esami approfonditi per verificare l assenza di malattie. ~ 43 ~

44 Le cellule staminali vengono conservate fino a che ne viene fatta richiesta per curare un paziente (in Italia o all estero) che abbia le caratteristiche adatte per il trapianto. Contrariamente alla donazione ad una banca privata, la donazione alla banca pubblica non prevede spese per la madre. In Italia e in Francia la legge non permette la creazione di banche private 15 ; tuttavia nel 2010 esistevano 23 banche private estere con intermediari in Italia 16, che proponevano ai futuri genitori di conservare le staminali in un altro paese. In Francia, invece, la legge non permette l esportazione delle staminali di cordone. Le banche private per la conservazione del sangue di cordone nella quasi totalità dei casi non fanno una corretta informazione sulla donazione. Ai futuri genitori viene raccontato che il sangue cordonale può essere conservato per tempi molto più lunghi di quanto dimostrato scientificamente (fino a 30 anni) e che la donazione privata rappresenta una sorta di assicurazione sulla vita per il bambino, novembre 2009: in Italia un decreto legge vieta la conservazione delle cellule cordonali a uso autologo presso le banche private, pur consentendone la conservazione presso strutture estere. In queste strutture le staminali isolate dal cordone (generalmente Cd34 positive) vengono conservate e destinate per un eventuale uso privato. Scott F. Gilbert, Biologia dello sviluppo, (Bologna) Zanichelli, 2005(3 ed.). 16 Ottobre 2008: nasce in Lombardia la prima banca per la conservazione delle cellule staminali del liquido amniotico. Thomson JA. et al., Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells, Science. Dec 21, 2007; Scott F. Gilbert, Biologia dello sviluppo, Zanichelli, 2005(3 ed.). ~ 44 ~

45 nel caso in cui si dovesse ammalare di una malattia per cui è necessario il trapianto. Spesso inoltre le pubblicità delle banche private risultano talvolta mendaci perché attribuiscono alle staminali cordonali le proprietà di cellule staminali multipotenti, capaci di trasformarsi in cellule cardiache o nervose e di curare infarti, ictus e malattie neurodegenerative. Infine, in alcuni casi viene fatto intendere che sia quasi impossibile, in caso di necessità, trovare un donatore compatibile in una banca pubblica, laddove è stato dimostrato che questa probabilità si aggira intorno al 75% per una persona di etnia ovest-europea. VANTAGGI E SVANTAGGI DELLA DONAZIONE AD UNA BANCA PRIVATA Chi decide di conservare le staminali del sangue cordonale nelle banche private lo fa soprattutto per la difficoltà di trovare nelle vicinanze un ospedale accreditato per la donazione. La scelta di conservare le staminali in una banca privata spesso viene motivata anche dal fatto che le banche private hanno dei criteri più blandi rispetto a quelle pubbliche per accettare i campioni, per esempio relativamente al volume minimo necessario di sangue cordonale affinché possa essere fatta la conservazione. Un chiaro inconveniente della conservazione in banche private è rappresentato dal costo, che si aggira intorno ai euro per la donazione più 200 euro l anno per la successiva ~ 45 ~