Le cellule staminali embrionali hanno la straordinaria capacità di svilupparsi in qualsiasi tipo di cellula. Nel loro cammino per diventare ad esempio una cellula del fegato o del cuore, devono decidere ripetutamente tra percorsi di sviluppo alternativi. Il modo in cui prendono queste decisioni è in gran parte sconosciuto. Un team internazionale di biofisici ha ora tracciato il processo decisionale con dettagli senza precedenti, osservando le cellule mentre prendono una decisione. Pubblicazione in Comunicazioni sulla natura il 23 ottobre.

Le cellule staminali embrionali hanno un enorme potenziale per le applicazioni mediche, come la riparazione del tessuto malato o lo screening farmacologico personalizzato. Queste applicazioni richiedono che le cellule staminali vengano trasformate in tipi di cellule mature definite con precisione, che resta impegnativo. Più spesso che non, una popolazione di cellule staminali crescerà in diversi tipi di cellule, che ostacola le applicazioni biomediche. Per esempio, un test che verifica la tossicità epatica non deve contenere cellule renali. Per comprendere e controllare meglio il processo di maturazione, un team di scienziati di Leida, Utrecht e Boston hanno tracciato il percorso dalle cellule staminali ai tipi di cellule mature, una cella alla volta.

Sequenziamento dell'RNA

Il fisico di Leiden Stefan Semrau e collaboratori hanno applicato un nuovo metodo rivoluzionario alle cellule staminali embrionali:il sequenziamento dell'RNA a singola cellula. Questa tecnica ha la capacità di misurare l'abbondanza e la sequenza di tutte le molecole di RNA nelle singole cellule. La composizione delle molecole di RNA è caratteristica di un certo tipo di cellula:un biglietto da visita genetico. I geni importanti in un particolare tipo di cellula saranno rappresentati da molte molecole di RNA, mentre altri geni sono inattivi.

Usando il sequenziamento dell'RNA, il team ha trovato un intricato schema dinamico. Quando hanno trattato le cellule staminali con acido retinoico, un'importante molecola di segnalazione, tutte le cellule staminali inizialmente hanno reagito in modo simile. Dopo 24 ore, però, la popolazione cellulare si è divisa in due gruppi che sono durati fino alla fine dell'esperimento di 4 giorni. In altre parole, le cellule staminali decisero tra due tipi cellulari alternativi. L'esperimento ha rivelato quali proteine ​​sono coinvolte in questo processo, che aiuterà a comprendere il processo decisionale cellulare a livello molecolare.

Il nuovo studio sul sequenziamento è anche un passo importante verso la comprensione dello sviluppo embrionale. Questo perché la scissione di una popolazione inizialmente omogenea è il processo fondamentale mediante il quale tutti i tipi di cellule del nostro corpo vengono creati da un singolo, uovo fertilizzato.