Come vengono coltivate le cellule staminali in laboratorio?
La crescita delle cellule in laboratorio è nota come ” coltura cellulare.”Le cellule staminali possono proliferare in ambienti di laboratorio in un piatto di coltura che contiene un brodo nutriente noto come terreno di coltura (che è ottimizzato per la coltivazione di diversi tipi di cellule staminali). La maggior parte delle cellule staminali si attaccano, si dividono e si diffondono sulla superficie del piatto.
Il piatto di coltura diventa affollato mentre le cellule si dividono, quindi devono essere ri-placcate nel processo di sottocultura, che viene ripetuto periodicamente molte volte per molti mesi. Ogni ciclo di sottocultura è indicato come un ” passaggio.”Le cellule originali possono produrre milioni di cellule staminali. In qualsiasi fase del processo, i lotti di cellule possono essere congelati e spediti ad altri laboratori per ulteriori colture e sperimentazioni.
Come si “riprogrammano” le celle regolari per creare IPSC?
Le cellule differenziate, come le cellule della pelle, possono essere riprogrammate in uno stato pluripotente. La riprogrammazione è raggiunta durante parecchie settimane dall’espressione forzata dei geni che sono conosciuti per essere regolatori maestri di pluripotency. Alla fine di questo processo, questi regolatori maestri rimodelleranno l’espressione di un’intera rete di geni. Le caratteristiche delle cellule differenziate saranno sostituite da quelle associate allo stato pluripotente, invertendo essenzialmente il processo di sviluppo.
Come vengono stimolate le cellule staminali a differenziarsi?
Finché le cellule staminali pluripotenti vengono coltivate in coltura in condizioni appropriate, possono rimanere indifferenziate. Per generare colture di specifici tipi di cellule differenziate, gli scienziati possono modificare la composizione chimica del mezzo di coltura, alterare la superficie del piatto di coltura o modificare le cellule forzando l’espressione di geni specifici. Attraverso anni di sperimentazione, gli scienziati hanno stabilito alcuni protocolli di base, o “ricette”, per la differenziazione delle cellule staminali pluripotenti in alcuni tipi di cellule specifiche (vedi Figura 1 sotto).
Figura 1. Differenziazione diretta delle cellule staminali embrionali di topo.
Quali test di laboratorio vengono utilizzati per identificare le cellule staminali?
In vari punti durante il processo di generazione di linee di cellule staminali, gli scienziati testano le cellule per vedere se presentano le proprietà fondamentali che le rendono cellule staminali. Questi test possono includere:
- Verifica dell’espressione di più geni che hanno dimostrato di essere importanti per la funzione delle cellule staminali.
- Controllo del tasso di proliferazione.
- Verifica dell’integrità del genoma esaminando i cromosomi delle cellule selezionate.
- Dimostrare il potenziale di differenziazione delle cellule rimuovendo i segnali che mantengono le cellule nel loro stato indifferenziato, che farà sì che le cellule staminali pluripotenti si differenziino spontaneamente, o aggiungendo segnali che inducono le cellule staminali adulte a differenziarsi in fenotipi cellulari appropriati.