Differenziazione delle cellule staminali
Le cellule staminali hanno la capacità inerente di auto-rinnovarsi o differenziarsi in diversi tipi di cellule. Per passare da uno stato cellulare a diversi altri, le cellule staminali usano programmi precisi. La decisione tra auto-rinnovamento e differenziazione è regolata da una complessa orchestrazione di cambiamenti dell’espressione genetica, che rimangono poco chiari. Gli scienziati del progetto SYBOSS (Systems biology of stem cells and reprogramming), finanziato dall’UE, hanno adottato un approccio basato sulla biologia dei sistemi, per studiare profili di espressione genetica, siti di creazione di legami del genoma e reti di interazione delle proteine delle cellule staminali. Il lavoro si è concentrato sulle cellule staminali embrioniche (CSE) pluripotenti e sulla transizione a cellule staminali epiblasti multipotenti (CSEpi) e quindi sulle potenziali cellule staminali neurali (CSN) tri-lignaggio. Il consorzio ha usato un sequenziamento di prossima generazione per esaminare il trascrittoma dei diversi tipi di cellule staminali. Gli scienziati hanno scoperto che le CSE allo stato fondamentale mostravano un contesto cromatinico permissivo più immaturo con meno aspetti di regolazione negativa di quanto fosse stato riconosciuto in precedenza, il che indica che l’attivazione e non la repressione è fondamentale per il processo di differenziazione. Le proiezioni di perdita di funzione di tutto il genoma hanno permesso ai ricercatori di identificare i fattori coinvolti in vari aspetti della pluripotenza come la regolazione mediante la localizzazione nucleare/citoplasmatica. È stato chiarito il ruolo dell’RNA non codificante e dei modificatori della cromatina. Per capire meglio le reti di interazione delle proteine nelle CSE, il progetto ha lavorato in squadra usando la purificazione di affinità per spettrometria di massa per identificare le proteine coinvolte nelle capacità delle cellule staminali. Collettivamente, i dati di SYOBOSS sono stati integrati da un approccio basato sulla biologia dei sistemi per creare un modello di auto-rinnovamento delle SCE e della transizione da CSE a CSEpi e CSN. È importante notare che lo studio ha messo in dubbio il modello dominante nel quale le CSE entrano nel processo di differenziazione attraverso la predisposizione stocastica al lignaggio. Invece ha rivelato che le cellule staminali sono sottoposte a una transizione altamente orchestrata nella quale la rete di pluripotenza semplice viene smantellata dall’azione concertata di diversi meccanismi di destabilizzazione. Dato il potenziale di applicazione delle cellule staminali nella medicina rigenerativa, i risultati di SYBOSS forniscono conoscenze senza precedenti sulla biologia delle cellule staminali e sulle reti di regolazione che ne assicurano l’auto-rinnovamento.
Parole chiave
Cellule staminali, riprogrammazione, differenziazione, auto-rinnovamento, biologia dei sistemi, ESC, epiblasto, NSC, pluripotenza
