Un idrogel carico positivamente, la cui ricetta è stata messa a punto da un gruppo di ricercatori delle università di Bochum e di Dortmund (Germania), è risultato in grado di promuovere la sopravvivenza e la crescita di cellule staminali neurali prelevate da cervelli embrionali di topo. Non solo, a seconda della quantità di cariche positive presenti al loro interno, i diversi idrogel progettati dal gruppo di ricerca sembrano favorire la specifica differenziazione delle cellule staminali in un determinato tipo di cellule del sistema nervoso piuttosto che in un altro. I risultati dello studio, pubblicato su Acs Biomaterials Science & Engineering, potrebbero aprire la strada a strategie che favoriscano la rigenerazione dei tessuti nervosi danneggiati per esempio a causa di malattie neurodegenerative come la sclerosi multipla. Si tratta di un primo passo però, dato che al momento i risultati sono stati ottenuti attraverso esperimenti condotti in vitro.
La ricetta dell’idrogel
Una volta danneggiati, spiegano i ricercatori, i tessuti del sistema nervoso centrale hanno una capacità rigenerativa limitata, a causa della formazione di tessuti cicatriziali e di cavità piene di liquido che globalmente generano una sorta di ambiente ostile alla guarigione dei tessuti circostanti. Finora la ricerca in questo ambito ha portato allo sviluppo di strategie (attualmente in fase di studio clinico) che prevedono il trapianto di cellule staminali neurali in pazienti affetti da sclerosi multipla. I risultati sono promettenti, dato che le staminali hanno mostrato un effetto neuroprotettivo sul tessuto nervoso dei pazienti. Le cellule trapiantate, però, non sostituiscono quelle danneggiate perché non si differenziano in veri e propri neuroni, ma “si limitano” a produrre sostanze neuroprotettive che sembrano rallentare la progressione della malattia.
L’idea di base è quindi quella di studiare e progettare un substrato che offra potenzialmente alle cellule staminali neurali le giuste condizioni per la loro proliferazione e differenziazione. “Le cellule hanno un rivestimento con carica negativa, noto anche come matrice pericellulare”, spiega Kristin Glotzbach, prima autrice della studio e ricercatrice presso il dipartimento di morfologia cellulare e neurobiologia molecolare dell’Università di Bochum: “Ciò significa che aderiscono particolarmente bene a substrati con carica positiva”. Per questo motivo, le cellule vengono tipicamente coltivate in piastre di coltura rivestite di cariche positive. E per studiare in particolare l’effetto che diverse concentrazioni di cariche positive possono avere sulla proliferazione, la sopravvivenza e la differenziazione delle cellule staminali neurali, il gruppo di ricercatori ha progettato un idrogel in cui la concentrazione del componente cationico (il trimetilaminoetil acrilato, Tmaea) posa essere esattamente controllata.
Differenziazione in cellule neurali o gliali
Ne è emerso che, in generale, la presenza di cariche positive promuove la sopravvivenza delle cellule in coltura. Ma, soprattutto, gli idrogel con una maggiore concentrazione di Tmaea sembrano favorire la differenziazione delle cellule staminali neurali in cellule nervose, mentre gli idrogel con una minore concentrazione di cariche positive o neutri tendono a favorire la differenziazioni delle staminali in cellule della glia, come gli astrociti e gli oligodendrociti. Le cellule gliali non sono cellule nervose, ma svolgono funzioni ausiliari molto importanti di sostegno metabolico e di isolamento dei neuroni. E, spiegano gli autori della ricerca, il fatto di riuscire potenzialmente a controllare il tipo di differenziazione delle staminali è un punto molto importante: “A seconda della lesione, è necessario sostituire diversi tipi di cellule”, prosegue Glotzbach: “In alcune malattie, anche le cellule gliali vengono attaccate e devono essere sostituite. Nella sclerosi multipla, ad esempio, l’isolamento delle cellule nervose, costituito dagli oligodendrociti, viene distrutto”.
I prossimi passi
Dallo studio è inoltre emerso che l’aggiunta agli idrogel del fattore di crescita cellulare Fgf2 (Fibroblast Growth Factor 2, una sostanza che a livello fisiologico è coinvolta ad esempio nel processo di riparazione delle ferite), promuove ulteriormente la sopravvivenza e la proliferazione delle cellule staminali, rallentandone però la differenziazione.
“In studi futuri – conclude Glotzbach -, intendiamo aggiungere peptidi o componenti di molecole della matrice extracellulare ai gel caricati positivamente, per simulare in modo ancora più efficiente l’ambiente naturale delle cellule”.
Fonte : Wired
