Un sofisticato sistema di "controllo sociale" operante tra cellule vicine consente agli embrioni di proteggere la purezza della loro popolazione cellulare pluripotente, che è in grado di generare tutti i tessuti del corpo. Questo sistema funziona attraverso l'eliminazione delle cellule che iniziano a differenziarsi prematuramente, in un processo mediato dalla "competizione cellulare" basata sui livelli di espressione del gene Myc. Questo sistema di controllo è importante per la pluripotenza durante lo sviluppo degli embrioni di mammifero, ed è descritto per la prima volta in Cellula dello sviluppo dai ricercatori del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC).

Quando gli embrioni di mammifero contengono non più di poche dozzine di cellule, alcune di queste cellule hanno la capacità di differenziarsi in tutti i tipi cellulari dell'organismo. Questa capacità è nota come pluripotenza, e il leader dello studio, il dott. Miguel Torres, ha spiegato che in queste prime fasi l'embrione deve conservare ed espandere la popolazione di cellule pluripotenti per un periodo di giorni per produrre diverse migliaia di cellule pluripotenti, abbastanza per generare un nuovo organismo individuale. Durante questo processo, le cellule passano da uno stato ingenuo (più pluripotente) a uno stato innescato in cui hanno una maggiore propensione a differenziarsi.

Fino ad ora, gli scienziati non hanno avuto modo di spiegare perché questa espansione nel numero di cellule pluripotenti sia accompagnata dalla morte spontanea di un gran numero di queste stesse cellule. Quello che si sapeva è che le cellule pluripotenti vicine confrontano i loro livelli di un fattore chiamato Myc, che controlla la capacità delle cellule di crescere e proliferare. Le cellule con meno Myc delle vicine muoiono attraverso un processo noto come competizione cellulare; però, non era noto perché la popolazione di cellule pluripotenti nell'embrione contenga cellule con diversi livelli di Myc.

Per il nuovo studio, un team multidisciplinare del CNIC ha utilizzato cellule pluripotenti in cui i livelli di Myc sono rivelati da un segnale fluorescente. Il team ha anche sviluppato un nuovo strumento di analisi delle immagini che ha permesso loro di filmare gruppi di cellule pluripotenti vive. Tracciando il livello di Myc in queste popolazioni, gli scienziati sono stati in grado di osservare quali cellule diventano "perdenti" nella competizione cellulare e muoiono, e quali diventano "vincitori" e sopravvivono. Il segnale fluorescente ha anche permesso al team di isolare cellule con livelli di Myc alti o bassi e studiarne le caratteristiche. Il dottor Torres dice, "Lo studio mostra che il livello di Myc rivela lo stato di differenziazione della cellula; le cellule con più Myc sono più ingenue, in altre parole più pluripotenti, mentre quelli con meno Myc sono più innescati, o più differenziato".

Ciò che questa scoperta implica è che la popolazione di cellule staminali pluripotenti non è pura, a causa della comparsa di cellule innescate con livelli inferiori di Myc. interessante, quando le cellule si dividono, le cellule figlie mostrano una tendenza molto forte a conservare il livello di Myc e lo stato di differenziazione della cellula madre. Quindi, quando il team di ricerca ha bloccato la competizione cellulare, hanno scoperto che le cellule differenziate si accumulavano nella popolazione di cellule staminali pluripotenti. In altre parole, la popolazione di cellule staminali pluripotenti diventava meno pura quando le cellule innescate non potevano essere eliminate attraverso la competizione cellulare.

Gli scienziati hanno anche fatto la seguente affascinante scoperta. Una volta che l'embrione ha accumulato abbastanza cellule pluripotenti per generare un nuovo individuo, queste cellule devono iniziare a differenziarsi. Il team di ricerca ha scoperto che in questa fase intere popolazioni cellulari riducono simultaneamente i loro livelli di Myc, evitando così la morte per competizione cellulare e avviando un processo coordinato di differenziazione. Le conclusioni raggiunte dal primo autore Covadonga Díaz-Díaz e colleghi stabiliscono che la competizione cellulare basata su livelli differenziali di Myc tra cellule vicine agisce come sistema di "controllo sociale", attraverso cui gli embrioni proteggono la purezza della popolazione di cellule staminali pluripotenti eliminando le cellule che iniziano a differenziarsi prematuramente.

Secondo i ricercatori, questi risultati rivelano anche l'azione yin e yang di geni come Myc. "La capacità di Myc di regolare la crescita e la proliferazione cellulare è essenziale per lo sviluppo embrionale, ma questa stessa capacità significa che l'eccessiva espressione di Myc nelle cellule degli adulti è una delle principali cause di cancro".