In occasione del Nobel per la fisiologia e la medicina conferito nel 2012 a Sir John B.Gurdon e Shinya Yamanaka per le loro ricerche sulla riprogrammazione cellulare, Focus ha proposto un piccolo laboratorio virtuale per spiegare questo processo

Un processo fisiologico

Il processo di maturazione di una cellula o di un tessuto, da una forma primitiva o indifferenziata a una forma matura o differenziata, si chiama differenziazione cellulare o differenziamento cellulare. Questo processo serve per rendere specializzata una cellula e trasformala in un organismo con funzioni specifiche e mirate per il nostro organismo. La differenziazione cellulare avviene già nello stato embrionale. I diversi tipi di tessuto che le cellule andranno a formare sono determinati dalle sostanze secrete dalle cellule stesse e dalla conseguente disattivazione di alcune zone del DNA. Ma è possibile controllare questo processo?

Un po’ di storia

Nella prima metà del ventesimo secolo la differenziazione cellulare era considerata un processo unidirezionale e irreversibile. Hans Spemann, pioniere della clonazione e Nobel per la fisiologia e la medicina nel 1935, nonostante i suoi progressi che ampliarono la conoscenza sullo sviluppo embrionale e la specializzazione cellulare, considerò fantascientifica l’idea di una riprogrammazione cellulare ovvero la manipolazione di una cellula per controllarne la specializzazione.

Nel 1958, però, il genetista John B. Gurdon eliminando il nucleo di una cellula uovo non fertilizzata di rana e sostituendolo, per la prima volta, con quello di una cellula somatica già specializzata, riuscì a trasferire l’intero patrimonio genetico da un soggetto a un altro. Il processo fu possibile grazie a un sistema controllato di scariche elettriche ultraviolette, inventato nel 1952 da Robert Briggs e Thomas Kingche, che permise il passaggio nucleare. La cellula somatica fu prelevata dal tessuto epiteliale intestinale di rana e posta in uno stato di quiescenza (ovvero di privazione di nutrimento) impedendone la mitosi (replicazione). La cellula uovo, invece, priva del suo nucleo originale con il nuovo impiantato, una volta introdotta nelle tube di Falloppio, iniziò il suo sviluppo embrionale normale generando un girino perfettamente sano. Venticinque anni dopo toccò a Dolly, il primo mammifero clonato, nato da una madre surrogata, la quale portò a termine nel suo utero le altre fasi di sviluppo dell’embrione, da quello fetale fino alla nascita.

Un passo oltre

Con questa straordinaria scoperta, dopo aver appreso che il ciclo cellulare non fosse unidirezionale, i ricercatori iniziarono a pensare che esso potesse anche avere anche proprietà di reversibilità. Solo nel 2003, però, con gli esperimenti di Yamanaka, chirurgo ortopedico giapponese, si arrivò a una grande svolta. Studiando le cellule staminali, riuscì a identificare e isolare quattro geni, chiavi dell’orologio temporale cellulare, utili al ripristino delle cellule mature, come i fibroblasti (cellule del tessuto connettivo), a staminali pluripotenti indotte. Le IPS così chiamate (induced plutipotent stem cell) sono in grado di specializzarsi in nuove cellule somatiche, testimoni di un viaggio nel tempo cellulare che apre varchi inimmaginabili al progresso scientifico e alla ricerca. 

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