Moltiplicare le cellule staminali del sangue in laboratorio senza farle maturare precocemente rappresenta uno dei nodi più complessi della medicina rigenerativa. Uno studio coordinato dalla Kumamoto University, pubblicato su Nature Communications, ha individuato una leva metabolica capace di cambiare questo equilibrio.
Nelle sperimentazioni su modelli murini, i ricercatori hanno ottenuto un incremento di circa 500 volte delle staminali ematopoietiche funzionali nell’arco di 30 giorni di coltura.
Il dilemma dell’autorinnovamento cellulare
Le cellule staminali ematopoietiche (HSC) risiedono nel midollo osseo. Hanno il doppio compito di autorinnovarsi indefinitamente e di generare tutti gli elementi maturi del sangue, come globuli rossi, globuli bianchi e piastrine.
Coltivate al di fuori dell’organismo, queste cellule tendono spontaneamente a differenziarsi. Il numero complessivo delle cellule cresce, ma si perde la frazione staminale primitiva, l’unica capace di garantire la ricostituzione del sistema sanguigno nel lungo periodo.
L’interruttore metabolico dell’enzima GLUD1
Il gruppo di ricerca ha analizzato il profilo biochimico delle HSC durante la rigenerazione. I dati hanno mostrato che le cellule impegnate nell’autorinnovamento mantengono concentrazioni intracellulari di glutammato insolitamente basse.
L’attenzione degli scienziati si è focalizzata sull’enzima mitocondriale GLUD1 (glutammato deidrogenasi 1), responsabile della conversione del glutammato in alfa-chetoglutarato.
Il test con la molecola R162
Per verificare l’ipotesi, il team ha impiegato l’inibitore R162 per bloccare l’azione di GLUD1. Questo intervento ha spinto la divisione cellulare verso l’autorinnovamento invece che verso la specializzazione terminale.
Il meccanismo è regolato dall’attivazione della via di segnalazione molecolare JAK2-STAT. Al termine dei 30 giorni, le cellule murine espanse hanno preservato i marcatori tipici e la piena funzionalità biologica delle staminali intatte.
Cellule staminali del sangue analizzate durante la sperimentazione in laboratorio
Dalla ricerca murina alle sfide cliniche
Se confermato sull’uomo, il protocollo potrebbe risolvere la carenza di materiale cellulare nei trapianti di midollo e ottimizzare le procedure di terapia genica ex vivo. Il dato attuale, però, riguarda esclusivamente la biologia del topo.
La trasferibilità clinica richiederà verifiche stringenti su tossicità, stabilità del genoma e reale capacità di attecchimento a lungo termine. I ricercatori hanno inoltre dichiarato la presenza di brevetti depositati e il cofinanziamento da parte dell’ente KAKETSUKEN, dettagli rilevanti per inquadrare lo sviluppo futuro della tecnologia.
I test sulle cellule umane stabiliranno se il blocco di GLUD1 potrà diventare una risorsa terapeutica o se rimarrà un modello teorico di laboratorio.
