Le ossa vertebrali che formano la colonna vertebrale derivano da un tipo distinto di cellule staminali che secernono una proteina che favorisce le metastasi tumorali, secondo uno studio condotto dai ricercatori della Weill Cornell Medicine.
Intervento chirurgico – foto illustrativa. Credito immagine: Max Pixel, dominio pubblico CC0
La scoperta apre una nuova linea di ricerca sui disturbi spinali, aiuta a spiegare perché i tumori solidi si diffondono così spesso alla colonna vertebrale e potrebbe portare a nuovi trattamenti ortopedici e contro il cancro.
Nello studio pubblicato su Natura, i ricercatori hanno scoperto che l’osso vertebrale deriva da una cellula staminale diversa dalle altre cellule staminali che producono ossa. Utilizzando “organoidi” simili a ossa ricavati da cellule staminali vertebrali, hanno dimostrato che la nota tendenza dei tumori a diffondersi alla colonna vertebrale – più che alle ossa lunghe come le ossa delle gambe – è dovuta in gran parte a una proteina chiamata MFGE8, secreta da queste cellule staminali. cellule.
“Sospettiamo che molte malattie ossee che coinvolgono preferenzialmente la colonna vertebrale siano attribuibili alle distinte proprietà delle cellule staminali ossee vertebrali”, ha affermato l’autore senior dello studio, il dottor Matthew Greenblatt, professore associato di patologia e medicina di laboratorio e membro del Sandra and Edward Meyer Cancer Cancer Institute. Center presso Weill Cornell Medicine e un patologo presso il NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center.
Spine – visualizzazione artistica 3D. Credito immagine: EMSL via FlickrCC BY-NC-SA 2.0
Negli ultimi anni, Greenblatt e altri scienziati hanno scoperto che diversi tipi di osso derivano da diversi tipi di cellule staminali ossee.
Poiché le vertebre, rispetto ad altre ossa come le ossa delle braccia e delle gambe, si sviluppano lungo un percorso diverso all’inizio della vita e sembrano anche aver avuto una traiettoria evolutiva distinta, Greenblatt e il suo team hanno ipotizzato che probabilmente esista una cellula staminale vertebrale distinta.
I ricercatori hanno iniziato isolando quelle che sono ampiamente conosciute come cellule staminali scheletriche, che danno origine a tutte le ossa e la cartilagine, da diverse ossa nei topi di laboratorio sulla base di noti marcatori proteici superficiali di tali cellule.
Hanno poi analizzato l’attività genetica in queste cellule per vedere se riuscivano a trovare un modello distinto per quelle associate all’osso vertebrale.
Questo sforzo ha prodotto due risultati chiave. La prima era una definizione nuova e più accurata delle cellule staminali scheletriche nel loro insieme, basata su marcatori di superficie. Questa nuova definizione esclude un insieme di cellule che non sono cellule staminali che erano state incluse nella vecchia definizione di cellule staminali, offuscando così alcune ricerche precedenti in questo settore.
Il secondo: le cellule staminali scheletriche di diverse ossa variano effettivamente sistematicamente nella loro attività genetica. Da questa analisi, il team ha identificato un insieme distinto di marcatori per le cellule staminali vertebrali e ha confermato i ruoli funzionali di queste cellule nella formazione dell’osso spinale in ulteriori esperimenti sui topi e in sistemi di coltura cellulare in piastre di laboratorio.
I ricercatori hanno poi studiato il fenomeno dell’attrazione relativa della colonna vertebrale per le metastasi tumorali – comprese le metastasi tumorali al seno, alla prostata e ai polmoni – rispetto ad altri tipi di ossa.
La teoria tradizionale, risalente agli anni ’40, è che questo “tropismo spinale” si riferisce a modelli di flusso sanguigno che trasmettono preferenzialmente metastasi alla colonna vertebrale rispetto alle ossa lunghe.
Ma quando i ricercatori hanno riprodotto il fenomeno del tropismo spinale in modelli animali, hanno trovato la prova che il flusso sanguigno non è la spiegazione – anzi, hanno trovato un indizio che indica le cellule staminali vertebrali come possibili colpevoli.
“Abbiamo osservato che il sito di semina iniziale delle cellule tumorali metastatiche era prevalentemente in un’area del midollo dove sarebbero localizzate le cellule staminali vertebrali e le loro cellule progenie”, ha detto il primo autore dello studio Jun Sun, un ricercatore post-dottorato nel laboratorio Greenblatt.
Successivamente, il team ha scoperto che la rimozione delle cellule staminali vertebrali eliminava la differenza nei tassi di metastasi tra le ossa della colonna vertebrale e le ossa lunghe. Alla fine, hanno determinato che l’MFGE8, una proteina secreta in quantità maggiori dalle cellule staminali vertebrali rispetto a quelle delle ossa lunghe, contribuisce in modo determinante al tropismo spinale.
Per confermare la rilevanza dei risultati negli esseri umani, il team ha collaborato con i ricercatori dell’Ospedale di Chirurgia Speciale per identificare le controparti umane delle cellule staminali vertebrali del topo e caratterizzare le loro proprietà.
I ricercatori stanno ora esplorando metodi per bloccare MFGE8 per ridurre il rischio di metastasi spinali nei pazienti affetti da cancro. Più in generale, ha detto Greenblatt, si sta studiando come le proprietà distintive delle cellule staminali vertebrali contribuiscono ai disturbi della colonna vertebrale.
“Esiste una sottodisciplina in ortopedia chiamata ortopedia spinale e riteniamo che la maggior parte delle condizioni in quella categoria clinica abbiano a che fare con questa cellula staminale che abbiamo appena identificato”, ha detto Greenblatt.
Fonte: Università Cornell
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