Nei corsi di biologia dello sviluppo si è sempre insegnato che, nel corso del processo detto gastrulazione, l’embrione passa da un’unica massa di cellule pluripotenti (in grado cioè di formare tutti i tessuti del corpo) a tre strati, chiamati foglietti embrionali, le cui cellule possono formare solo i tessuti tipici del foglietto d’appartenenza. Le cose non andrebbero del tutto così, almeno secondo quanto riportato nella ricerca svolta da Elsy Buitrago-Delgado e dal suo gruppo di ricerca presso la Northwestern University e sotto la supervisione della genetista Carole LaBonne. Il loro lavoro è stato pubblicato sotto forma di breve comunicazione alla rivista Science e rivela come, nei vertebrati, un gruppo di cellule riunite nelle particolari aree embrionali chiamate creste neurali mantenga la sua pluripotenza molto a lungo nel corso dello sviluppo.

Versatili nel tempo
Lavorando su embrioni di Xenopus laevis (un rospo molto utilizzato in ricerche di biologia dello sviluppo), le ricercatrici hanno potuto dimostrare come un gruppo di geni attivo nelle creste neurali sia necessario e sufficiente a mantenere lo stato di pluripotenza nelle cellule degli embrioni: le cellule prelevate prima della gastrulazione, normalmente note come staminali embrionali, perdono la loro pluripotenza se si sopprime l’attività del gruppo di geni che condividono con le cellule delle creste neurali, mentre cellule prelevate dopo la gastrulazione recuperano la capacità di formare tessuti non appartenenti al loro foglietto d’origine se i geni attivi nelle creste neurali vengono fatti esprimere artificialmente al loro interno. Non è stata una quindi una grande sorpresa per le autrici constatare che le cellule delle creste neurali isolate possono essere indotte a differenziarsi in tessuti tipici di tutti e tre i foglietti, compresi alcuni a cui normalmente non contribuirebbero nell’embrione integro.

Mantenere e non recuperare
Interrogandosi sull’estrema versatilità delle cellule provenienti dalle creste neurali, molti ricercatori avevano supposto che queste cellule andassero incontro a una sorta di processo di sdifferenziamento. La riattivazione di un gene caratteristico di questo tipo di cellule, Snail1, nelle cellule di vari tipi di tumori, sembrava supportare questa idea. Ma ora, forte dei suoi risultati, Buitrago-Delgado ha proposto un nuovo modello in cui un gruppo di staminali embrionali viene conservato indifferenziato e si conserva fino al momento in cui forma l’area dell’embrione che darà origine alle creste neurali. Negli embrioni dei vertebrati e quindi anche nell’uomo, fino alle fasi di sviluppo più avanzati, si conserverebbe quindi con continuità una riserva di cellule staminali embrionali pluripotenti.

Più che vermi (con le branchie)
Guardando un’ascidia o un anfiosso, che in quanto cordati presentano un antenato comune recente con i vertebrati, viene abbastanza spontaneo domandarsi cosa abbiano mai in comune tra di loro questi gruppi. È vero che anche i cordati non vertebrati hanno quella corda dorsale sulla quale nei vertebrati si forma poi la colonna vertebrale, così come è vero che gli embrioni di tutti i cordati hanno le branchie; ma ascidie e anfiossi hanno poco altro e soprattutto hanno un numero limitato di specie molto simili fra loro e adattate a pochi habitat. Nulla a che vedere con la straordinaria varietà di forme e colori esplosa con i vertebrati. Il punto di svolta fra le due linee evolutive sembrerebbe essere avvenuto circa 500 milioni di anni fa proprio con lo sviluppo della pluripotenza delle cellule delle creste neurali: negli embrioni dei cordati non vertebrati esiste infatti una regione omologa alle creste neurali, ma le cellule provenienti da essa non hanno la pluripotenza propria dei vertebrati. Quindi sarebbe grazie alle creste neurali se oggi i vertebrati possono avere strutture che consentono loro un grande numero di adattamenti, come un cranio, delle mascelle, un sistema nervoso periferico complesso, ma anche i colori vistosi della pelle o disegni caratteristici del pelo; così come una reazione di attacco o fuga finemente regolata dalla parte midollare delle ghiandole surrenali.

Grandi conseguenze per un piccolo gruppo di cellule.


Riferimenti:
Buitrago-Delgado E, Nordin K, Rao A, Geary L, LaBonne C. Shared regulatoryprograms suggest retention of blastula-stage potential in neural crest cells. Science. 2015 Apr 30.