Quanto conta la “dieta” delle cellule staminali embrionali

Chiarito uno dei meccanismi metabolici attraverso il quale le cellule staminali embrionali mantengono un'elevata plasticità per dare origine ai vari tessuti di un organismo adulto. Lo stesso meccanismo potrebbe essere coinvolto nello sviluppo di alcuni tumori

Le cellule staminali embrionali sono cellule indifferenziate ma totipotenti, capaci di dare origine ai tanti tipi di cellule che compongono i diversi tessuti di un organismo adulto. Questo “superpotere” delle staminali embrionali si accompagna a ben precise caratteristiche del metabolismo e dell'espressione del Dna, che sono state descritte in dettaglio in un articolo pubblicato sulla rivista Nature Genetics da una collaborazione di tre gruppi di ricerca italiani coordinati da Graziano Martello dell'Università di Padova. Allo studio, sostenuto grazie al fondamentale sostegno di Fondazione AIRC, hanno partecipato anche le équipe di Salvatore Oliviero dell'Università di Torino e dell'Istituto italiano di medicina genomica e di Nico Mitro dell'Università degli studi di Milano.

Grazie a esperimenti condotti con cellule staminali embrionali di topo e a sofisticati strumenti di analisi dei dati, i ricercatori hanno scoperto che il metabolismo di queste cellule è condizionato dalla disponibilità dell'amminoacido glutammina. Senza glutammina o senza la capacità di metabolizzarla in modo corretto, le staminali embrionali non si differenziano come dovrebbero. “Potrebbe trattarsi di un meccanismo evolutivo” spiega Oliviero. “In carenza di determinati nutrienti, magari dovuta a condizioni ambientali sfavorevoli, l’organismo si tutela bloccando il differenziamento cellulare e lo sviluppo di un organismo”.

I ricercatori hanno chiarito che nelle staminali embrionali l'azione della glutammina è mediata da una cascata di eventi molecolari, nella quale ha un ruolo fondamentale una proteina chiamata Stat3. Questi eventi fanno in modo che l'intero genoma diventi facilmente accessibile ai macchinari cellulari responsabili di avviare la trascrizione dei geni che saranno tradotti in proteine. Se Stat3 manca o è scarsa, come accade di norma nelle cellule adulte sane, alcune modifiche chimiche rendono il genoma meno facilmente accessibile. “Si tratta dell'aggiunta di particolari gruppi chimici – i gruppi metile – e il processo si chiama appunto metilazione del Dna” spiega Oliviero, sottolineando che la metilazione del Dna è associata a un maggior differenziamento cellulare. Al contrario, in presenza di Stat3, la metilazione del Dna si mantiene bassa, permettendo l'espressione di un gran numero di geni: una condizione tipica delle cellule indifferenziate come le staminali.

Osservazioni importanti, che potrebbero trovare una significativa ricaduta nella ricerca oncologica. “Sappiamo” chiarisce Mitro “che il gene Stat3 è eccessivamente attivo in molti tumori, caratterizzati da una ridotta metilazione del Dna che favorisce il ritorno delle cellule a uno stato meno differenziato. Non a caso, questi tumori sono in genere dipendenti proprio dalla glutammina.”