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La formazione del calice ottico

Lo studio in vitro ha permesso di stabilire come lo sviluppo proceda in modo indipendente dal tessuto primordiale, cioè senza input dai tessuti circostanti

I processi dello sviluppo ontogenetico vengono caratterizzati con sempre maggiore precisione a livello molecolare e biologico, ma finora è rimasto un buco nero l’insieme dei meccanismi grazie ai quali tessuti complessi e organi interi contollino l’azione coordinata di diversi tipi di cellule.

Una questione di particolare importanza per esempio è se occorrano interazioni di segnalazione tra tessuti vicini per guidare la genesi degli organi o se questi possano svilupparsi in modo autonomo da meccanismi embrionali intrinsechi a una dato tessuto primordiale. Una risposta a questo problema sarebbe cruciale per una migliore comprensione dei fenomeni embrionali e per la possibilità di controllare le popolazioni cellulari nelle configurazioni desiderate.

Un notevole risultato in questo campo è stato ottenuto dal Laboratorio per la neurogenesi e l’organogenesi delle Università di Kyoto e Osaka, in Giappone, in cui viene descritto in che modo le cellule staminali embrionali di topo (ESC) siano in grado di differenziarsi e assemblarsi a formare il calice ottico, capace di dare origine a un tessuto che mostra la struttura stratificata caratteristica della retina in vivo.

La dinamica di formazione del calice ottico, con la complessa struttura a due creste, è una questione aperta da molti anni in embriologia. La retina, che si origina nella parte laterale del mesencefalo, è parte del sistema nervoso centrale. Il suo sviluppo comincia con la formazione di una vescicola ottica, uno strato di epitelio che s’inspessisce e s’invagina a formare il calice ottico. Quest’ultimo sviluppa un doppio strato di cellule, con epitelio pigmentato all’esterno e la retina neurale verso l’interno.

Si è creduto generalmente che questa trasformazione sia scatenata da influenze fisico-chimiche di altri tessuti, mentre alcuni esperti, tra cui Hans Spemann, padre dell’embriologia sperimentale, hanno ipotizzato che un input dall’esterno non sia necessario.

Per risolvere la questione, Eiraku e colleghi, autori dell’articolo apparso su Nature, hanno messo a punto una serie di tecniche a partire dal sistema di coltura di cellule staminali embrionali denominato SFEBq (serum-free culture of embryoid body–like aggregates) e sviluppato dal laboratorio Sasai, già utilizzato per differenziare queste cellule staminali pluripotenti in un ampio range di popolazioni cellulari neuronali, tra cui, precedentemente, neuroni corticali organizzati strutturalmente.

Aggiungendo proteine della matrice extracellulare al mezzo SFEBq, il gruppo è riuscito a organizzare in senso epiteliale precursori retinici con alta efficienza al settimo giorno di coltura.

Un giorno dopo hanno cominciato a formarsi strutture simili a vescicole, seguite da a strutture a calice ottico al decimo giorno.

La natura pigmentata e neuronale degli strati esterno e interno, rispettivamente, è stata confermata dall’espressione genica, indicando che lo sviluppo del calice ottico è stato riprodotto in vitro ed escludendo la presenza di segnalazione di dall’esterno.

 

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