Le cellule staminali della pelle: dove si trovano e cosa possono fare?

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La pelle è un organo molto importante del nostro corpo. Ci protegge dalle infezioni,dalla disidratazione e ci permette di percepire vari stimoli come il calore o la pressione. Durante la nostra vita,la nostra pelle viene continuamente rinnovata e si mantiene in buona salute grazie alla presenza di differenti cellule staminali

La pelle è un organo particolare che ci protegge e ci permette di percepire il mondo attorno a noi. La pelle è fatta di 3 strati, ognuno contenente cellule specializzate.

Diverse cellule staminali sono necessarie per mantenere e riparare la nostra pelle giornalmente. I ricercatori hanno identificato cellule staminali responsabili per la produzione dello strato di epidermide, dei follicoli piliferi e dei pigmenti della pelle.

Le cellule staminali dell’epidermide sono attualmente usate in medicina per crescere pelle per i pazienti con gravi ustioni che mettono a rischio la loro vita. Ciononostante, questo processo è difficile, costoso e la pelle ottenuta non è prettamente normale: è priva infatti di ghiandole sudoripare, follicoli piliferi e ghiandole sebacee (del grasso).

I ricercatori stanno attualmente cercando metodi per crescere pelle che contenga più componenti funzionali normali, come le ghiandole sebacee o i follicoli piliferi. Questo renderà gli impianti di pelle più duraturi e di aspetto più naturale.

Attualmente la pelle generata in laboratorio richiede che le cellule della pelle umane crescano sopra a cellule animali. Nonostante questo sia stato dimostrato essere sicuro, i ricercatori stanno cercando di sviluppare metodi che non richiedano cellule animali per i trattamenti.

I ricercatori stanno inoltre cercando di usare cellule staminali della pelle geneticamente modificate per trattare malattie della pelle, come la epidermolisi bullosa.

Recentemente, i ricercatori hanno fatto molto progresso nel crescere pelle che contenga componenti come i follicoli piliferi e ghiandole. Ciononostante, il nostro corpo contiene molti diversi tipi di pelle: basta paragonare ad esempio i palmi delle mani al cuoio capelluto. Una importante sfida da superare sarà capire come crescere questi diversi tipi di pelle.

La maggiore sfida nello sviluppo di trattamenti a base di cellule staminali della pelle è creare metodi che siano facilmente disponibili e economicamente accessibili ai pazienti.

Nell’uomo come in altri mammiferi, la pelle è composta da tre parti: l’epidermide, il derma e la sottocute (o ipoderma). L’epidermide rappresenta la parte più superficiale della pelle ed è formata da diversi strati di cellule chiamate cheratinociti . Il derma è la parte sottostante l’epidermide e contiene le appendici cutanee: i peli, le ghiandole sebacee (per la produzione del sebo) e le ghiandole sudoripare. La sottocute contiene cellule adipose (per l’accumulo di grasso) e alcune ghiandole sudoripare.

Skin structure diagram
La pelle e la sua struttura:: La pelle e la sua struttura: la pelle è composta da tre strati principali – l’epidermide, il derma e la subcute. L’epidermide a sua volta è formata da diversi strati di cellule chiamate cheratinociti. BL = Strato basale ; SL = Strato spinoso ; GL = Strato granuloso ; SC = Strato corneo

Immagine adattata con il permesso di Macmillan Publishers Ltd: Nature Reviews Genetics 3, 199-209 (March 2002), Getting under the skin of epidermal morphogenesis, Elaine Fuchs & Srikala Raghavan; doi:10.1038/nrg758; Copyright 2002.

Nella vita di tutti i giorni la pelle deve sopportare molti stress. Infatti è esposta ad agenti chimici come ad esempio il sapone e a stress meccanici come la frizione con i nostri vestiti o l’esposizione alla luce del sole. L’epidermide e le sue appendici devono quindi essere continuamente rinnovate per mantenere la pelle in buona salute. Inoltre, se ci tagliamo o danneggiamo la nostra pelle, quest’ultima deve essere in grado di riparsi efficientemente in maniera da poter continuare a svolgere il proprio lavoro: proteggere il nostro corpo dal mondo esterno.

Keratinocyte colonies

Le cellule staminali della pelle rendono tutto questo possibile. Sono infatti responsabili del costante rinnovamento della vostra pelle e della guarigione delle ferite. Ad oggi gli scienziati hanno identificato alcuni diversi tipi di cellule staminali della pelle:

  • Le cellule staminali dell'epidermide sono responsabili del rinnovamento giornaliero dei vari strati dell’epidermide. Queste cellule risiedono nello strato basale dell’epidermide.
  • Le cellule staminali del follicolo pilifero assicurano il costante rinnovamento dei peli. Possono anche rigenerare l’epidermide e le ghiandole sebacee nel caso questi ultimi vengano danneggiati. Queste cellule si trovano in varie parti del follicolo pilifero. 
  • Le cellule staminali dei melanociti sono responsabili della rigenerazione dei melanociti, un tipo di cellula pigmentata. I melanociti producono la melanina e di conseguenza hanno un ruolo importante nella pigmentazione della pelle e dei peli. La precisa posizione di queste cellule nell'uomo non è ancora stata stabilita.

Alcuni studi hanno anche suggerito che un altro tipo di cellule staminali, conosciuto come cellule staminali mesenchimali, possa trovarsi nel derma e nell’ipoderma. Questo rimane controverso tra gli scienziati e sono necessari ulteriori studi per determinare se queste cellule siano veramente cellule staminali mesenchimali e quale sia il loro ruolo nella pelle.

Le cellule staminali dell’epidermide sono uno dei pochi tipi di cellule staimnali che vengono già utilizzate per curare i pazienti. Grazie alla scoperta fatta nel 1970 dal professor Howard Green negli Stati Uniti d’America, le cellule staminali dell’epidermide possono essere prelevate da un paziente, moltiplicate in coltura e poi utilizzate per formare degli strati di epidermide in laboratorio. Queste strati di epidermide possono poi essere trapiantati nel paziente come innesto cutaneo. Questa tecnica al momento è utilizzata prevalentemente per salvare la vita di pazienti che hanno subito delle ustioni del terzo grado su vaste aree del loro corpo. Solo pochi centri specializzati sono in grado di realizzare il trapianto con successo ed è una procedura molto costosa. Inoltre il risultato non è perfetto. Infatti solamente l’epidermide può essere ricostruita con questo metodo. La nuova pelle non è in grado di rigenerare nè i peli nè le ghiandole sudoripare e sebacee.

Uno dei principali obiettivi nella ricerca sulle cellule staminali della pelle è cercare di comprendere come le appendici cutanee vengono rigenerate. Questo infatti porterebbe a migliorare i trattamenti per i pazienti ustionati o con gravi danni alla pelle.

I ricercatori stanno anche lavorando per identificare nuove tecniche per crescere le cellule staminali della pelle in laboratorio. Attualmente le cellule staminali dell'epidermide vengono coltivate su uno strato di cellule derivate dai topi (cellule murine). La sicurezza di queste condizioni di coltura è stata già dimostrata, ma chiaramente sarebbe preferibile evitare l'uso di prodotti animali nella coltura di cellule che verranno poi trapiantate nei pazienti. I ricercatori stanno quindi cercando delle appropiate condizioni di coltura che però non richiedano l'uso di cellule di origine murina.

Gli scienziati stanno anche lavorando per cercare di curare le malattie di origine genetica. Infatti la capacità di coltivare le cellule staminali dell'epidermide in laboratorio offre ai ricercatori la possibilità di modificarle geneticamente, per esempio inserendo un gene mancante. Le cellule correttamente modificate potrebbero poi essere selezionate, moltiplicate in laboratorio e quindi trapiantate nel paziente. La malattia nota con il nome di Epidermolisi Bullosa è un esempio di malattia genetica della pelle che potrebbe essere curata con questo metodo. Questa tecnica è attualmente in fase di sviluppo.

Questo foglio informativo è stato creato da Melissa Maggioni e rivisto da Yann Barrandon.

Fotografia di un innesto di pelle fornita da Yann Barrandon,precedentemente pubblicata nell'articolo di Ronfard et al.,TRANSPLANTATION 2000.
Figura sulla struttura della pelle adattata da e con il permesso di Macmillan Publishers Ltd: Nature Reviews Genetics 3,199-209 (March 2002),Getting under the skin of epidermal morphogenesis,Elaine Fuchs & Srikala Raghavan; doi:10.1038/nrg758; Copyright 2002.
Altre immagini fornite da Melissa Maggioni.