Come gli scienziati possono far crescere gli organi e cosa li trattiene

Il concetto di rigenerazione ha incuriosito la società per decenni. È rappresentato negli universi Marvel e DCU come una sorta di superpotere, dando ai personaggi la possibilità di sopravvivere anche agli scenari peggiori. Con personaggi famosi come Deadpool in grado di far ricrescere interi arti, non c'è da meravigliarsi che gli scienziati siano abbastanza affascinati da chiedersi come replicare tale abilità. Voglio dire, immagina di essere in grado di riprendermi dalla perdita di un braccio. Non dovremmo più temere l'amputazione. O essere in grado di tagliare semplicemente le parti del nostro corpo che non funzionano correttamente, sapendo che sarebbe ricresciuto esattamente come prima della malattia?

Non è più magia e non è nemmeno un segreto. La risposta sta nelle cellule staminali pluripotenti. Queste cellule sono in grado di duplicarsi e differenziarsi in altre cellule, qualsiasi cellula del corpo umano. Questi si trovano più spesso negli embrioni. Tuttavia, gli adulti hanno un certo tipo di cellule staminali conosciute come cellule staminali somatiche nella loro pelle. Queste cellule sono in grado di duplicarsi, ma possono solo diventare cellule della pelle, perdono la loro speciale capacità di trasformarsi in qualsiasi cosa.

Questo è il motivo per cui le cellule staminali pluripotenti sono molto ricercate dai ricercatori, in quanto possono differenziarsi in qualsiasi tipo di cellula nel corpo umano. Usando questo, abbiamo lo strumento esatto che potrebbe essere usato per salvare potenzialmente milioni di vite, ricrescere parti del corpo e riparare organi degenerati, quindi perché non l'abbiamo ancora usato?

Principalmente si riduce a una cosa: l'etica.

Modello tridimensionale di blastocisti con la massa cellulare interna visibile sul fondo

Il problema

Prima di discutere di etica, è importante capire da dove provengono le cellule staminali. Le cellule staminali pluripotenti provengono principalmente da embrioni donati. Dopo che un uovo è stato fecondato, si trasforma in una blastocisti in 5 giorni. All'interno di questa blastocisti, c'è un piccolo gruppo di cellule noto come massa cellulare interna. Questa massa è costituita da cellule staminali pluripotenti, cellule che potrebbero differenziarsi in qualsiasi altro tipo di cellula.

La maggior parte delle donne chiede ai medici di fecondare più uova, nel caso in cui alcuni embrioni falliscano diventando mutati o morendo. Tuttavia, alla fine, gli scienziati piantano un solo embrione nel grembo materno, quindi cosa succede al resto?

Molti di loro vengono scartati. Sano o no.

Esistono altre opzioni, in cui le madri possono donare embrioni sani da usare per altri, lasciarli in deposito o darli alla ricerca. Tuttavia, gli embrioni che non sono vitali per il trapianto sono l'opzione maggiormente considerata per la scienza. È qui che entra in gioco il problema. Molte persone non vogliono donare embrioni alla scienza, siano essi vitali o meno.

Agli occhi di molti, donare un embrione alla scienza, sia che possa crescere o meno in una vita, è visto nella stessa luce dell'aborto. L'argomento di quando un embrione diventa veramente una vita è difficile da misurare e per alcuni la risposta non risiede nella scienza, ma può trovarsi nella religione, nei valori familiari o in altri settori. Ciò ha portato molti stati e paesi a imporre regole rigide sull'uso degli embrioni nella ricerca. Mentre personalmente credo che sia una scelta personale di una madre ciò che accade ai suoi embrioni, e solo la sua scelta, e se ci fosse un modo per evitare del tutto questo problema? C'è un modo per gli scienziati di studiare le cellule staminali senza procurarle da una blastocisti?

C'è.

Cellule staminali pluripotenti indotte

Nel 2006, Shinya Yamanaka ha trovato il modo di creare cellule staminali da cellule che già esistono sul tuo corpo nella loro forma differenziata.

Scoprì che introducendo quattro geni del fattore di trascrizione nel DNA delle cellule della pelle conosciute come Oct3 / 4, SOX2, c-Myc e KLF4, poteva creare cellule che agivano come cellule staminali pluripotenti, proprio come fanno le cellule staminali embrionali! I fattori di trascrizione sono proteine ​​che influenzano il modo in cui il DNA viene espresso in una cellula e determinano la differenziazione.

Inoltre, alcuni ormoni e la vicinanza ad altri tipi di cellule influenzano anche la differenziazione cellulare. Il Dr. Yamanaka e questo team hanno coniato il termine "Cellule staminali pluripotenti indotte" (cellule iPS) per riferirsi a cellule create in questo modo. Gli scienziati non devono più fare affidamento sugli embrioni per le cellule staminali e possono utilizzare queste cellule per sperimentare e modellare le malattie.

Gli scienziati hanno coltivato organi, come il cuore sopra dalle cellule staminali. Tuttavia, questi respingono il viso quando impiantati nel corpo di qualcuno se le cellule non fossero le proprie.

La parte ancora migliore è che queste cellule contengono il DNA della persona da cui è stata raccolta, il che significa che se vengono utilizzate per creare organi o rigenerare parti del corpo, ci sono pochissime possibilità che il corpo rifiuti la parte. Il corpo riconosce il DNA come proprio e il sistema immunitario umano non attaccherà e distruggerà l'organo. Ma questo non è un recente breakout. Le persone conoscono le cellule iPS da 12 anni, quindi non abbiamo ancora iniziato a ricrescere gli arti e ad assottigliare l'elenco dei trapianti di organi?

The Barrier

L'introduzione di questi quattro geni si è rivelata una sfida. Per aggiungere geni a una cellula, si dovrebbe modificare il DNA all'interno. Inizialmente, i geni del fattore di trascrizione sono stati introdotti nella cellula usando un virus, poiché i virus sono bravissimi a modificare una sequenza di DNA. Tuttavia, erano un po 'troppo bravi nel loro lavoro. Nelle cellule modificate con un virus, c'era un alto tasso di cancro e altre mutazioni che gli scienziati non avevano previsto. La natura casuale e volatile dei virus li rende una scelta rischiosa per la modifica del DNA nelle cellule staminali per trattamenti e trapianti. E se trapiantassi un pancreas creato da cellule modificate da virus e successivamente l'organo sviluppasse il cancro? Ciò non solo causerebbe un nuovo fallimento del pancreas, ma metterebbe anche a rischio il paziente.

L'altro modo sarebbe usare CRISPR per modificare invece i geni nelle cellule, il che è molto meno rischioso rispetto all'utilizzo di un virus. Questa opzione è attualmente all'esplorazione di scienziati e laboratori a livello globale.

Key Takeaways:

  • Le cellule staminali sono un grosso problema. Puoi usarli per far crescere organi, arti o persino per modellare malattie in un laboratorio
  • Le cellule staminali sono uniche perché possono replicarsi e differenziarsi in qualsiasi cellula del corpo umano
  • L'etica è un grosso problema nella ricerca sulle cellule staminali! Le persone hanno opinioni diverse sul fatto che gli scienziati debbano sperimentare embrioni scartati, il che alla fine rallenta i progressi
  • Le cellule staminali pluripotenti indotte possono essere prodotte da cellule adulte e schivare del tutto il problema etico
  • È difficile introdurre i geni nelle cellule staminali, ma usando tecnologie come CRISPR, la scienza è sulla buona strada per compiere incredibili imprese nella medicina rigenerativa