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Il miracolo della fusione cellulare eterotipica: come si fondono le cellule derivate dal midollo osseo con gli organi?
La fusione cellulare è un importante processo cellulare in cui diverse cellule mononucleari si fondono per formare una cellula multinucleare chiamata sincizio. La fusione cellulare svolge un ruolo importante nella differenziazione dei mioblasti, degli osteoblasti e dei trofoblasti, nonché nello sviluppo embrionale e nella morfogenesi. Questo processo è necessario affinché le cellule maturino e mantengano funzioni specifiche durante la crescita.
Nel 1839, Theodor Schwann, nei suoi Studi microscopici, ampliò la teoria secondo cui tutti gli organismi viventi sono composti da cellule, osservando che in alcune cellule la parete cellulare e la cavità si fondono. Questa osservazione ha fornito i primi indizi sulla fusione cellulare.
Nel 1960, i biologi cellulari per la prima volta effettuarono intenzionalmente la fusione cellulare, utilizzando il virus Sendai per promuovere la fusione delle membrane esterne delle cellule di topo. La cellula ibrida dopo la fusione, chiamata cellula omocariotica, contiene cromosomi provenienti da entrambi i partner della fusione. Nel corso del tempo, i biologi sono riusciti a fondere cellule di specie diverse, innescando un'ondata di ricerche sulla fusione cellulare negli anni '70, nonostante fosse considerata un'eccezione forzata alla normale integrità cellulare.
Tipi di fusione cellulare
La fusione cellulare si divide principalmente in fusione cellulare omotipica e fusione cellulare eterotipica. Il primo si riferisce alla fusione tra cellule dello stesso tipo, come la fusione delle cellule ossee o delle fibre muscolari. La fusione di due nuclei forma una cellula omocariotica, mentre se i due nuclei non si fondono, si forma una cellula dicariotica eterocariotica. La fusione cellulare eterotipica avviene tra diversi tipi di cellule, come la fusione di cellule derivate dal midollo osseo con organi solidi, che possono anche formare cellule omocariotiche o cellule eterocariotiche dinucleari.
Metodi per ottenere la fusione cellulare
Esistono quattro metodi principali di fusione cellulare: fusione cellulare tramite campo elettrico, fusione cellulare tramite alcol polivinilico, fusione cellulare indotta dal virus Sendai e tecnologia al plasma termico controllato dalla luce. La fusione cellulare tramite campo elettrico utilizza corrente alternata ad alta frequenza per mettere in contatto le cellule, quindi applica una tensione impulsiva per rendere permeabile la membrana cellulare, favorendo la fusione cellulare. Sebbene la fusione cellulare con alcol polivinilico sia semplice da realizzare, è altamente tossica e può portare alla fusione incontrollata di più cellule. La fusione cellulare indotta dal virus Sendai è suddivisa in quattro fasi, che si basano principalmente sull'attività del virus e sui cambiamenti nell'ambiente intracellulare.
La tecnologia del plasma termico fotocontrollato si basa su laser nel vicino infrarosso e nanoparticelle di plasma, che consentono una selezione flessibile delle celle da fondere e possono essere eseguite in condizioni tampone arbitrarie.
Il potenziale medico della fusione cellulare
Con la crescente domanda di donazioni e trapianti di organi, i potenziali usi medici della fusione cellulare hanno gradualmente guadagnato attenzione. I biologi stanno studiando i possibili benefici rigenerativi della fusione cellulare, in particolare in situazioni di danno tissutale o dopo un trapianto cellulare. Restano tuttavia molte sfide da affrontare, tra cui la necessità di selezionare le cellule appropriate e di garantire che il prodotto di fusione sia funzionale.
Fusione cellulare nelle cellule vegetali
Nelle piante la fusione cellulare avviene meno frequentemente che nelle cellule eucariotiche, ma in determinate circostanze avviene comunque. Le pareti cellulari delle cellule vegetali hanno una struttura unica che viene modificata in anticipo per facilitare il processo di fusione.
Il ruolo della fusione cellulare nella progressione del cancroLa fusione cellulare è anche un importante campo di ricerca sulla progressione del cancro umano. Quando diversi tipi di cellule differenziate si fondono, si possono formare cellule poliploidi, che possono diventare instabili a causa di diverse combinazioni di geni nel nucleo, portando allo sviluppo del cancro. Lo studio ha scoperto che la fusione di cellule derivate dal midollo osseo con cellule tumorali maligne può produrre cellule tumorali con maggiori capacità di migrazione.
Microorganismi e fusione cellulare
La fusione cellulare avviene anche in microrganismi come funghi, amebe e batteri, che mostrano la fusione durante i cicli sessuali o altri processi. Ciò dimostra l'universalità e l'importanza della fusione cellulare in diverse forme di vita.
Altre applicazioni
Gli studi sulla fusione cellulare hanno un'ampia gamma di applicazioni, tra cui lo studio dell'espressione genica, la generazione di anticorpi monoclonali e la generazione di cellule staminali. Gli scienziati utilizzano la tecnologia della fusione cellulare per testare mutazioni o varianti cellulari e per comprendere i meccanismi di controllo della divisione cellulare e dell'espressione genica.
La fusione nucleare cellulare porta con sé sia vantaggi che sfide. Di fronte alle innovazioni rivoluzionarie nel campo biomedico, possiamo trovare nuove speranze per la cura umana nell'esplorazione della fusione cellulare?
