Progetto «Scienzattiva» Serena Piperata Giuseppe Mirijello Giulia Diano Gianmarco Lorenti Simone Galati Giacomo Mannello Matilde Mongiardo Noemi Pisano Progetto «Scienzattiva» Le cellule staminali: «Cellule staminali neurali» e «Terapie della cornea» Classe IV E, L. S. S. «A. Guarasci» A cura di Giulia Diano

Fasi di progettazione Il nostro gruppo ha scelto, tra i temi proposti relativamente alle cellule staminali, «Cellule staminali neurali» e «Terapie della cornea» perché erano quelli su cui avevamo più interesse a condurre delle indagini. Abbiamo deciso di illustrare entrambi gli argomenti su un unico cartellone, diviso in due, in modo da avere una visualizzazione immediata del nostro lavoro e del percorso fatto. Nell’affrontare ogni tema, abbiamo iniziato mettendo per iscritto le nostre conoscenze generali in merito, ponendoci anche alcune domande di cui non conoscevamo risposta. Dopodiché abbiamo messo in atto una vera e propria ricerca, utilizzando sia il materiale fornito dagli esperti di «scienzattiva» sia alcuni testi reperiti da varie altre fonti. In questo modo abbiamo avuto la possibilità di confrontarci e far crescere le nostre conoscenze, rispondendo a quesiti e chiarendo dubbi.

Le cellule staminali neurali Quello che sapevamo e cosa abbiamo scoperto Queste zone sono state selezionate dall’evoluzione: il rinnovamento delle cellule del bulbo olfattivo e dell’ippocampo era necessario alla sopravvivenza poiché permetteva un incremento nella genesi delle sinapsi. Nel cervello sono presenti solo due aree di neurogenesi: la zona sottogranulare e quella sottoventricolare. Il tessuto nervoso non ha capacità rigenerativa. Le cellule staminali neurali hanno un comportamento diverso in vivo rispetto a quello in vitro. Il cervello non è un tessuto modulare, cioè non è formato da unità ripetitive. Effetto bystander: le cellule staminali neurali iniettate per endovena in caso di malattia infiammatoria non sostituiscono i neuroni danneggiati ma hanno funzione palliativa. E’ difficile prevedere il loro comportamento una volta raggiunto il SNC. Un’applicazione terapeutica delle cellule staminali al cervello risulta difficile e complessa. Le prospettive terapeutiche Comprendere i meccanismi che impediscono la rigenerazione del SNC. Lavorare su dei progenitori neurali con minori potenzialità individuati nella parenchima. Utilizzo di cellule staminali embrionali o iPS indirizzate verso il differenziamento neurale. Il trapianto diretto, però, non sembra una prospettiva plausibile poiché estremamente pericoloso.

Fun fact: perché ricordiamo? La memoria è definita come la capacità di immagazzinare informazioni e quindi di richiamarle alla mente. Un ruolo fondamentale nella creazione di ricordi (e quindi nell’apprendimento) è svolto dalla plasticità dei collegamenti tra i nostri neuroni: le sinapsi, infatti, vengono stimolate dall’ambiente esterno, quindi la loro creazione può essere incrementata aumentando così la nostra capacità di immagazzinare dati. L’ippocampo, situato nel lobo temporale, dirige i meccanismi di apprendimento, ed è infatti una delle due aree soggette a neurogenesi poiché è interessato da un continuo rinnovamento. La nostra memoria può essere divisa in due tipi: memoria a breve termine e memoria a lungo termine. Quella a breve termine è molto limitata, può contenere al massimo 12 elementi, dura pochi minuti, per esempio il tempo di comporre un numero telefonico e modifica solo la consistenza delle sinapsi. Per la memoria a lungo termine è necessaria invece la sintesi di ulteriori proteine per creare nuove connessioni, ed è un cambiamento strutturale. Cosa fa sì che un’informazione venga immagazzinata in uno o nell’altro tipo di memoria? In realtà i diversi aspetti di uno stesso avvenimento vengono immagazzinati nel nostro cervello in luoghi differenti, e quando cercheremo di ricordare quel particolare evento dovremo riunire nuovamente tutti gli elementi. In ogni caso, tendiamo a ricordare più facilmente eventi negativi, come ha dimostrato Douwe Draaisma, famoso psicologo olandese. Questo perché il cortisolo, l’ormone dello stress, marchia l’evento stressante in modo che venga impresso nella memoria a lungo termine: il motivo è che i ricordi angosciosi e paurosi sono i più importanti per la nostra sopravvivenza rispetto a quelli piacevoli.

Le terapie della cornea Generalità sulla cornea La cornea è lo strato trasparente posto anteriormente all’occhio: essa è formata da cinque strati tra cui l’epitelio, su cui si trovano le staminali incaricate della rigenerazione del tessuto corneale e lo stroma, in cui sono presenti i cheratociti, cellule che producono collagene e garantiscono la trasparenza della cornea. Terapia di ricostruzione della cornea Nel caso in cui i cheratociti vengano compromessi e la cornea perda trasparenza, il trapianto di cornea (cheratoplastica) consiste nel prelevare una porzione di cornea (generalmente quella centrale) da un donatore non vivente, eliminare quella opacizzata del ricevente, e sostituirla con quella del donatore. La buona riuscita di questo trapianto è permessa dalla presenza, in una zona dell’epitelio corneale detta limbus, delle cellule staminali che garantiscono il mantenimento della nuova cornea. Immagine di un trapianto di cornea dopo tre mesi dall’intervento.

Impiego delle cellule staminali Il trapianto di staminali entra in gioco quando (a causa di ustioni o di malattie infettive e infiammatorie) il limbus viene compromesso (deficit limbare); in questo caso si preleva una piccolissima porzione di questo tessuto dall’occhio sano e, dopo aver separato e messo in coltura le staminali su foglietti di fibrina, si innesta la nuova porzione di limbus nell’occhio malato. Esiste però la possibilità che oltre a quello superficiale anche lo strato più interno della corna venga compromesso: in questo caso dopo l’innesto dovrà essere eseguita una tradizionale cheratoplastica. Paziente con deficit limbare dovuto a ustione e opacità stromale. Dopo l’innesto di staminali l’epitelio risulta in buona salute. L’opacità stromale viene ovviata dal trapianto di cornea.

Conclusioni Grazie a questo progetto, abbiamo avuto una magnifica opportunità: quella di metterci in gioco. Siamo stati scienziati e ricercatori per qualche settimana, abbiamo messo su un tavolo, nero su bianco, le nostre idee sottoponendole alla discussione comune, abbiamo visto svanire molte delle nostre convinzioni e crearsene di nuove. Per la prima volta siamo stati noi a rispondere ai nostri dubbi, noi a sporcarci le mani, ad avvicinarci ad una materia che prima sembrava tanto astratta, ma che ora abbiamo imparato a vedere in modo concreto. Ci siamo comportati come tanti neuroni in un’unica rete, scambiandoci informazioni, mandando impulsi, interagendo gli uni con gli altri, tutto questo per un solo scopo: la ricerca. Di cosa? Di una verità che forse, come probabilmente ogni scienziato sa, non sarà mai del tutto vera, ma cosa importa? E’ la sua ricerca che da’ qualcosa in cui credere, dona la forza di accettare i propri sbagli e andare avanti, ti fa sentire un minuscolo punto in confronto alla vastità delle sue possibilità, eppure alla fine, quando ti guardi indietro e vedi quell’infinità di domande e poche risposte, non puoi fare a meno di sentire che, in fondo, è proprio questo quello che cercavi.

Fine.