Plutone e il concetto biologico di totipotenza

E' stato battezzato erroneamente come il nono pianeta, ma di un pianeta racconta in realtà la fase embrionale; con i suoi satelliti: Caronte, Nix e Hydra e le sue due lune Kerberos e Styx costituisce uno dei rari casi di sistema doppio del nostro Sistema Solare; la sua atmosfera scompare e si ricompone ogni centinaio d'anni, mentre l'aspetto della sua superficie è almeno fino ad ora sconosciuto. E' Plutone, l’obiettivo della missione New Horizons.(P. Baldo)

ALCUNI CENNI RELATIVI AI CONCETTI DI TOTIPOTENZA E DIFFERENZIAMENTO

La totipotenza è la proprietà di una singola cellula staminale di svilupparsi in un intero organismo e persino in tessuti extra-embrionali. Un esempio di cellula totipotente è il blastomero. I blastomeri sono cellule embrionali e dopo la morula costituiscono la blastula, nelle quali il citoplasma è distribuito in modo ineguale e sono disposte in modo da delimitare una cavità centrale, il blastocele. I blastomeri possono subire tre differenti divisioni: 1) totale: quando si ha la formazione di due nuclei e la scissione del citoplasma con la formazione di due cellule; 2) parziale: quando si ha la formazione di differenti nuclei ed una parziale scissione del citoplasma ma resta comunque un'unica cellula;3) con formazione di nuclei differenti nella cellula iniziale ma senza divisioni citoplasmatiche come negli insetti.

La Potenza Differenziativa

Le cellule staminali vengono classificate in base alla loro potenza, la potenzialità di differenziarsi nei vari tipi o linee cellulari.

Totipotenza: la capacità di una singola cellula di dividersi e produrre tutte le cellule differenziate in un organismo, compresi i tessuti extraembrionali. Le cellule staminali totipotenti sono le spore (nei funghi) e gli zigoti. In alcuni organismi, le cellule già differenziate possono ritrovare la totipotenza. Ad esempio nelle coltivazioni in vitro di tessuti vegetali. Nei mammiferi è conosciuta una singola cellula totipotente, denominata zigote; già fra la terza e la quarta divisione cellulare, le cellule iniziano a perdere la loro totipotenza. A questo punto avviene la formazione della morula, così chiamata perché l’uovo fecondato assume la forma di una piccola mora, composta all’incirca da sedici cellule.

Pluripotenza: la capacità di una singola cellula di dividersi e di differenziarsi in uno qualsiasi dei tre strati germinali: endoderma (rivestimento interno dello stomaco, del tratto gastrointestinale, i polmoni), mesoderma (muscoli, ossa, sangue, urogenitale), o ectoderma (tessuti epidermici e del sistema nervoso). Tali cellule non possono per tanto dare origine ad un organismo adulto, perché non hanno il potenziale per contribuire ai tessuti extraembrionali, per esempio nel caso dei mammiferi placentati non possono dare origine alla placenta (tessuto extraembrionale).

Multipotenza: il potenziale di differenziarsi in un numero limitato di lignaggi cellulari; sono anche dette «cellule progenitrici». Un esempio di una cellula staminale multipotente è una cellula ematopoietica (una cellula staminale del sangue) la quale può svilupparsi in diversi tipi di cellule del sangue, ma non può svilupparsi in cellule cerebrali o altri tipi di cellule al di fuori dei tipi di cellule appartenenti al tessuto del sangue. Sono cellule considerate essere permanentemente impegnate ad una funzione tissutale specifica.

Unipotenza: la capacità di differenziarsi in un singolo tipo di cellula; sono anche dette «cellule precursori». Ad esempio gli epatociti, che costituiscono la maggior parte del fegato, sono unipotenti. La capacità del fegato di rigenerarsi da un minimo del 25% della sua massa originaria è attribuita a questa proprietà, altri esempi sono dati dalle cellule staminali unipotenti cubiche o cilindriche presenti a livello dello strato germinativo dell'epidermide.

FIG 1: Schema di differenziamento delle cellule Totipotenti

Come giustamente si chiede Jaap van derWal in The Speech of the Embryo: che cosa avviene alle cellule totipotenti nell’embrione? Il concetto di base è che l’embrione non è un progetto di costruzione sequenziale, i cui le diverse parti del corpo sono elementi costruttivi che vengono assemblati insieme. Ed è assolutamente fuorviante (lui parla di misconception!) l’idea che tutto parta dalla cellula uovo fecondata e che attraverso un numero infinito di divisioni si formino cellule, che a loro volta si trasformano in strutture tessuti organi a costruire un essere umano. Da questa costruzione poi si formerebbe come conseguenza anche la personalità e la psiche dell’individuo.Lo sviluppo embrionale invece si può vedere in modo molto diverso lavorando sul concetto di differenziamento.
Il differenziamento cellulare prevede la trascrizione da parte della cellula di determinati mRNA necessari per la sintesi proteica di proteine strutturali. A seconda del tipo di tessuto che le cellule andranno a formare, vengono sintetizzate differenti proteine strutturali peculiari di quel tessuto. Il differenziamento può anche essere definito come proporzionale alla perdita di capacità proliferativa da parte di una cellula. La cellula indifferenziata, che viene comunemente definita cellula staminale, può potenzialmente proliferare all'infinito generando altre cellule indifferenziate. Nel momento in cui la cellula inizia invece il differenziamento, cioè nel momento in cui la cellula rientra nel ciclo cellulare passando da una fase G0 a una fase G1 inizia un processo irreversibile che porterà inevitabilmente la cellula alla morte dopo un certo numero di divisioni tramite il processo della mitosi. È tuttavia dimostrato che alcune cellule differenziate sono in grado di perdere il loro fenotipo differenziato tornando a uno stato indifferenziato tramite un processo detto di dedifferenziamento cellulare.
L’embrione quindi è un organismo completo organizzato il cui ordine viene continuamente mantenuto in ogni processo di differenziamento cellulare che avviene ad albero con cellule che derivano da progenitrici di cui acquisiscono alcuni tratti e si differenziano o specializzano su altri. La centralità dell’organismo la sua missione, motivazione, interezza, supera l’importanza dello sviluppo dei singoli tessuti organi apparati.A metamorphosing diversity is continuously differentiating and appearing within that wholeness (J. Van derWal) ovvero una diversità metamorfica continua ad emergere e a differenziarsi all’interno della completezza embrionale. L’embrione così come qualsiasi essere umano è in ogni fase del suo sviluppo una unità coerente che interagisce con il suo ambiente, è sempre se stesso, fin dall’inizio con la propria missione e motivazione, e sebbene l’embriogenesi ricapitoli la filogenesi, e quindi la forma dell’embrione possa essere sovrapponibile a quella degli altri mammiferi, in ogni stadio embrionale resta una manifestazione umana.
UTILIZZO DELLE CELLULE STAMINALI

Le cellule staminali totipotenti sono quindi cellule primitive, non specializzate, dotate della capacità di trasformarsi in diversi altri tipi di cellule del corpo e per tale potenzialità sono oggetto di studio da parte dei ricercatori. Ciò allo scopo di curare determinate malattie, sfruttando la loro duttilità. Le cellule staminali possono essere prelevate da diverse fonti come il cordone ombelicale, il sacco amniotico, il sangue, il midollo osseo, la placenta, i tessuti adiposi. Inoltre possono essere recuperate, a livello dell’embrione e del feto, durante lo sviluppo, e queste rappresentano le cellule con una maggiore potenzialità di differenziazione. È possibile infatti dall’embrione preimpianto allo stadio di blastocisti (ovuli fecondati in vitro), isolare le cellule del nodo embrionale e coltivarle: in tal modo si possono ottenere migliaia di cellule embrionali staminali la cui principale caratteristica è data dalla grande capacità di differenziarsi negli altri tipi cellulari; tale ricerca è il fulcro per lo sviluppo della medicina rigenerativa di tessuti ed organi danneggiati.
Inoltre recentemente sono state sperimentate nuove tecniche per ottenere una Cellula staminale pluripotente indotta (iPS). Gli scienziati giapponesi Kazutoshi Takahashi e Shinya Yamanaka sono stati i pionieri della riprogrammazione di cellule differenziate in cellule pluripotenti nel topo tramite induzione. Hanno dimostrato che la pluripotenzialità di una cellula staminale dipende dall'espressione di almeno quattro fattori di trascrizione a cui si deve aggiungere una proteina che impedisce alle staminali di differenziarsi. Per fare ciò hanno utilizzato dei fibroblasti umani che sono stati riprogrammati mediante trasfezione dei quattro geni sopra riportati, facendoli diventare cellule staminali pluripotenti. Le cellule riprogrammate risultato di questi esperimenti sono state chiamate cellule staminali pluripotenti indotte (iPS) e dato che sono generate a partire da cellule somatiche adulte non presenterebbero i problemi etici delle cellule staminali embrionali (ES) e potrebbero essere impiegate più diffusamente nelle terapie basate sulle cellule staminali. Un problema è che uno dei quattro geni che servono per la trasfezione, c-Myc e Kfl4, è un potente oncogeno, per cui si dovrebbero cercare altri geni che, pur generando IPS non siano oncogeni.

CELLULE STAMINALI TOTIPOTENTI E TUMORE

Nei tessuti adulti normali, il mantenimento della popolazione cellulare si deve ad una piccola frazione di cellule, le cellule staminali, che si dividono asimmetricamente autorinnovandosi e dando origine a progenitori cellulari che, dopo un numero limitato di divisioni, producono cellule differenziate tessuto-specifiche, non più in grado di dividersi. E’ ampiamente accertato che i tumori sono entità eterogenee per quanto riguarda il potenziale proliferativo, fenotipico e tumorigenico, e recentemente si è dimostrato che esiste, all’interno della massa neoplastica, una frazione numericamente esigua di cellule (1-2% dell’intera popolazione tumorale) che è la sola in grado di rigenerare il tumore in vivo, mentre popolazioni di cellule più differenziate mancano di questa proprietà. Tali cellule sono simili alle cellule staminali per alcune caratteristiche, quali l’autorinnovamento, lo stato indifferenziato, la multipotenzialità (ovvero la capacità di generare cellule mature appartenenti a diversi stipiti cellulari). In base a queste e ad altre evidenze sperimentali si è così giunti a ritenere che il tumore origini da una cellula staminale adulta, anziché da una qualsiasi cellula somatica, oppure da una cellula che riacquisisce caratteristiche di staminalità, e in tale contesto lo sviluppo della neoplasia viene ad essere considerato un’organogenesi aberrante originata e sostenuta da cellule staminali mutate, denominate cellule staminali tumorali. Si è inoltre dimostrato che la frazione con caratteristiche di staminalità è quantitativamente modesta, e che la restante popolazione cellulare è destinata a differenziamento e senescenza. Mentre cellule staminali normali e tumorali condividono molte caratteristiche molecolari e funzionali, la regolazione dell’autorinnovamento cellulare operativo e strettamente controllato nelle cellule staminali normali, è del tutto alterata nelle cellule staminali tumorali e la conoscenza delle alterazioni molecolari che lo sostengono (e che già caratterizzano molte neoplasie solide e sistemiche nelle quali assumono spesso un significato prognostico) viene ad essere cruciale per l’identificazione di bersagli molecolari per interventi terapeutici potenzialmente altamente selettivi.

PLUTONE E L’ARCHETIPO DELLA TOTIPOTENZA
Per poter essere definita come staminale una cellula deve soddisfare due proprietà: la capacità di autorigenerarsi e la potenza. In queste due definizioni biologiche ritroviamo due caratteristiche peculiari dell’archetipo di Plutone.
Plutone è il Dio dei tesori sepolti e delle ricchezze nascoste, alle quali si può accedere spesso solo dopo che la distruzione si è compiuta, parti rinnegate e relegate nell’inconscio personale come in quello cellulare, ma che mantengono la loro totipotenza e che vengono espresse sotto la pressione distruttiva degli eventi. Esiste quindi un serbatoio che consente il recupero delle informazioni che esistono da sempre nella psiche come nel bagaglio informativo cellulare, che è rimasto integro perché tutto ciò che si è differenziato non ha modificato la cellula staminale originaria che mantiene la sua totipotenza, come l’individuo mantiene la sua originaria energia, motivazione, missione.
Tutto parte dall’embrione, dove la totipotenzialità è massima, dove Plutone in casa VIII riguarda il progetto di concepimento, le spinte, le motivazioni che sono alla base dell’idea dell’individuo. I due gameti fondendosi perdono la loro specificità in qualche modo muoiono perché nasca il progetto zigote, che per J. Van der Val è già un individuo a tutti gli effetti. Già le prime cellule totipotenti, le blastocisti, hanno una precisa missione, ed una potenzialità assoluta da cui si differenziano cellule che hanno una differenziazione sempre più spinta, funzionale ad incanalare, differenziare, limitare questa energia potenziale immensa. L’energia originale delle cellule staminali embrionali non verrà mai persa ma tuttavia dovrà essere condizionata regolata per non diventare eccessiva e quindi distruttiva. In questa fase dell’embriogenesi detta del tutto o nulla, l’embrione è al confine tra la vita e la morte, basta infatti un avvenimento perturbante (ad esempio di tipo fisico-chimico quale l’influenza di un farmaco assunto nelle prime fasi della gravidanza) perché lo sviluppo embrionale venga immediatamente interrotto senza che ci sia magari neppure la consapevolezza da parte della madre di aver avuto un aborto spontaneo.
E’ inevitabile che la risorsa di cellule staminali pluripotenti sia cercata e rintracciata nel nostro corpo perché rappresenta il bacino a cui attingere per l’immortalità della carne, da qui l’interesse per l’utilizzo terapeutico delle cellule staminali la possibilità di ricavarle in vivo, o di ottenerle in vitro. Da un punto di vista archetipico qui possiamo leggere la parte ombra di Plutone, il desiderio umano di rendere immortale ciò che immortale non è, anche le cellule staminali hanno un loro destino che ha un tempo ma la loro potenzialità le rende uno strumento che ci conferisce un potere che non abbiamo.
E così come quando la psiche cede al fascino distruttivo dell’archetipo plutoniano, quello che ci porta ad abusare del nostro potere sugli altri, così anche le cellule staminali che vengono trattate e che diventano cellule staminali tumorali, diventano incontrollabili, superano i confini che la natura aveva loro imposto, diventano distruttive nella loro incontrollata creatività.Il progetto originale, del sé, quello di cui le cellule staminali sono la parte di memoria e di serbatoio, viene superato dall’ego delle cellule tumorali che tradiscono le intenzioni del progetto portando tutto il sistema all’autodistruzione. Questo a livello psicologico corrisponde alla ricerca di ciò che non si può avere perché non ci appartiene, al bisogno di trattenere ciò che dovrebbe essere lasciato perché non è utile o sano, inclusi i sentimenti negativi e le pulsioni distruttive,.
Tutto ciò che tocca Plutone deve sempre passare attraverso una catarsi, deve avere una motivazione che non tocca i progetti personali ma che porta vantaggio e prospettive di sopravvivenza all’umanità, per questo l’utilizzo etico di cellule staminali è sicuramente il progetto del futuro. In effetti le uniche cellule staminali utilizzate, peraltro da decenni, in terapia sono le staminali adulte del sangue (ematopoietiche): prelevate dal sangue o dal midollo osseo, possono essere trapiantate per curare malattie del sangue e del sistema immunitario, come la Scid (Severe Combined Immune Deficiency). Un altro tipo di staminali già usate sono quelle della pelle, usate per salvare la vita a vittime di gravi ustioni.Una terapia con le cellule staminali è un intervento dove cellule staminali vengono usate per riparare un danno che riguardi un tessuto, un organo o una funzione specifica. Perché si possa parlare di terapia per prima cosa vi deve essere una dimostrazione in laboratorio che il trattamento funzioni, spiegando nel dettaglio come. Se ritenuto sicuro ed efficace a livello pre-clinico (ovvero con tecniche in vitro e in vivo), serve una validazione prima su un piccolo campione poi su un numero più elevato di soggetti per verificare che la terapia sia tollerata (fase clinica I e II). Solo a questo punto ai soggetti viene proposto il trattamento come alternativa alle opzioni cliniche disponibili (fase clinica III).
Dal potere di Plutone l’IO può estrarre la possibilità di fare, agire ed essere forte di fronte al mondo e di avere motivazioni che spingono a crescere e a non arrendersi.Le parole istinto, motivazione, impulso vitale e potere si possono utilizzare indifferentemente per un individuo, per un embrione, per una cellula staminale o per una cellula tumorale.
Cosi come l’impulso in un individuo deve dare origine ad un identità cosciente del potenziale in esso racchiuso, che sarà funzionale all’espressione della volontà dell’Io attraverso azioni chiare e definite, così anche per la cellula totipotente, l’incanalare la propria energia replicativa verso una precisa linea di espressione è funzionale alla costruzione di un insieme armonico focalizzato e produttivo.

IL TRIONFO DELLA MAGIA MOLECOLARE: Shinya Yamanaka (Higashiōsaka, 4 settembre1962)
Nato a Osaka nel 1962, dopo essersi diplomato alla Tennōji High School, ha frequentato l'Università di Kobe, dove si è laureato in Medicina nel 1987; successivamente si è specializzato come chirurgo ortopedico, prima di dedicarsi alla ricerca di base. Ha conseguito il PhD all'università di Osaka nel 1993, è stato al Gladstone Institute di San Francisco e al Nara Istitute of Science and Technology in Giappone.Nel 2006 Yamanaka e i suoi collaboratori riescono a generare cellule staminali pluripotenti indotte a partire da fibroblasti adulti di topo. L'anno successivo riescono a ottenere lo stesso risultato a partire da fibroblasti adulti umani.
L'8 ottobre 2012 è insignito del premio Nobel per la medicina, assieme al britannico John Gurdon per il loro lavoro sulla riprogrammazione nucleare delle cellule mature. Yamanaka è attualmente professore all'Università di Kyoto e continua a collaborare con il Gladstone.
Failure is very important. Failure is kind of a beginning of success. Even in my own scientific experiments, I had many, many failures. But in many cases, those negative results gave me many insights into new directions, as you go. You know, in Japan we have a short sentence which -- in Japanese it's stem batoh. That means if you fell down seven times, you have to wake up [get up] eight times, then you can succeed. So I think that's very true in science. Shinya YamanakaInterview, http://www.achievement.org/
Il fallimento è molto importante. Il fallimento è l’inizio del successo, anche negli esperimenti scientifici ho avuto molti fallimenti. Ma in molti casi i risultati negativi mi hanno dato nuove intuizioni su nuove direzioni. In Giappone si dice stembatoh, che significa che se cadisette volte ti devi rialzare otto volte per riuscire. Penso che questo sia molto vero nella scienza. Impossibile non notare la dominante Plutoniana sianell’intervista a questo scienziato che nel suo tema di nascita (di cui purtroppo non è nota l’ora).
Il sole congiunto a Plutone e la luna in scorpione sono sicuramente i motori non solo della sua missione come ricercatore ma dell’ambito particolare in cui lui ha sviluppato la propria attività di ricerca. I frutti che Plutone gli consente di raccogliere (il Nobel per la medicina) sono riconoscimento e popolarità ed è assolutamente cruciale nel giorno della sua premiazione, il transito di Plutone in trigono con Plutone radix e con il sole, in sestile con luna e giove, in opposizione a marte ed in quadratura con Mercurio. Inoltre la quadratura di Urano e Plutone che ha caratterizzato questo ultimo periodo storico, ribadisce ancora una volta la possibilità di aprire a nuovi orizzonti scientifici con nuove tecnologie e strumenti tecnici, senza tuttavia dimenticare le ricadute etiche che tali scoperte possono avere sull’umanità.

Certo la sfida tra struttura/controllo e sostanza/affidamento che nel tema di questo scienziato è rappresentata magistralmente dall’opposizione Plutone in Vergine-Giove in Pesci, è la sfida che la scienza deve tenere presente quando nuovi ambiti sperimentali si aprono e si rendono disponibili. E’ li che il peccato di hybris, il peccato di orgoglio contro gli dei, quella forza oscura che ci porta ad arrogarci un potere che non abbiamo, può contaminare uno scienziato oppure una cellula staminale resa onnipotente.

BIBLIOGRAFIA

• Jaap van derWal. “http://www.embryo.nl/in The Speech of the Embryo”
• Lidia Fassio. “I nostri simboli interiori”
• https://it.wikipedia.org/wiki/Totipotenza
• http://scoprilestaminali.weebly.com/cellule-ips.html
• http://www.airc.it/cancro/cos-e/staminali-tumore/