Un orecchio interno da staminali embrionali

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Un orecchio interno da staminali embrionali

11 luglio 2013

Cellule staminali embrionali di topo possono essere indotte a differenziarsi in cellule epileteliali
dell’orecchio interno, specializzate nel tradurre in segnali neurali i movimenti del capo, la
gravità e i suoni. Il risultato rappresenta un notevole passo in avanti per ottenere un modello in
vitro di questo importante organo e offre nuove possibilità per sviluppare terapie farmacologiche o cellulari per le patologie che lo colpiscono (red)

lescienze.it

Grazie a un nuovo approccio sperimentale, un gruppo di ricercatori dell’Università del’Indiana a
Indianapolis ha dimostrato come sia possibile indurre cellule staminali embrionali di topo a
specializzarsi in specifiche linee cellulari dell’orecchio interno, in particolare quelle
dell’epitelio sensoriale, specializzate nel rilevare i movimenti della testa, la gravità e il suono.

L’orecchio interno è infatti costituito da due parti: la coclea, che fa parte del sistema uditivo, e
il sistema vestibolare, deputato al mantenimento dell’equilibrio, a sua volta costituito da due
sottosistemi, gli organi otolitici e i canali semicircolari. Tutti questi sistemi sono deputati a
tradurre una sollecitazione meccanica in un segnale neurale, un compito svolto nello specifico da
cellule ciliate. Le loro cilia, all’interno della coclea, rispondono a una vibrazione del liquido,
denominato endolinfa, prodotta da un suono; all’interno del labirinto vestibolare sono sensibili al
movimento degli otoliti, dovuto alla forza di gravità; infine, all’interno dei canali semicircolari, rispondono alla rotazione della testa.

Un orecchio interno da staminali embrionali
http://www.lescienze.it/images/2013/07/09/232550589-30a38748-dd4d-4273-89c9-89c695a1d7bc.jpg
Microfotografia in falsi colori dell’epitelio di orecchio interno ottenuto nello studio: sono
visibili le cellule epiteliali (in rosso) dotate di stereocilia (in blu) (Cortesia K. Koehler and E. Hashino)

Karl R. Koehler e colleghi, autori dello studio apparso sulla rivista Nature hanno ottenuto il
risultato utilizzando una tecnica di coltura tridimensionale in vitro che consente di riprodurre il
normale processo di sviluppo di queste cellule grazie a un preciso controllo temporale dei cammini
di segnalazione. I test elettrofisiologici hanno provato successivamente che queste cellule ciliate
sono funzionali e in particolare sono del tipo deputato alla percezione della gravità e del movimento della testa.

Inoltre, nella stessa coltura si sono sviluppate anche cellule dell’orecchio interno che normalmente
fanno da collegamento neuronale con il cervello. Queste cellule sono risultate collegate da una
parte alle cellule ciliate e dall’altra ai neuroni sensoriali, derivati anch’essi da cellule staminali embrionali.

La coltura tridimensionale permette alle cellule di auto-organizzarsi in tessuti complessi perché
grazie a questa tecnica sono sottoposte a sollecitazioni meccaniche simili a quelle che trovano durante lo sviluppo embrionale in vivo, sottolinea Koehler.

Siamo rimasti sorpresi nel vedere che una volta che vengono stimolate a diventare precursori di
cellule dell’orecchio interno e vengono poste in una coltura 3-D, queste cellule staminali si
comportano come se sapessero non solo come differenziarsi nelle diverse linee cellulari, ma anche
come auto-organizzarsi riproducendo uno schema simile a quello dell’orecchio interno nativo,
aggiunge Eri Hashino, che ha partecipato allo studio. Il nostro obiettivo iniziale era ottenere
solo i precursori dell’orecchio interno in coltura, ma quando abbiamo effettuato i test abbiamo trovato migliaia di cellule ciliate nelle piastre di coltura.

Questo nuovo approccio, sottolineano gli autori, può essere utilizzato per studiare lo sviluppo
dell’orecchio interno e fornisce inoltre un metodo per generare in vitro un modello del
funzionamento delle cellule ciliate che apre la strada alla sperimentazione di terapie
farmacologiche e cellulari per le patologie dell’orecchio interno. Rimane ancora da chiarire se sia
possibile ottenere con questo metodo anche le cellule ciliate coinvolte nelle percezioni uditive.

http://dx.doi.org/10.1038/nature12298

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