• ematopoiesi
• Sox2
• cellule staminali
• fattori di trascrizione

Il sistema ematopoietico si sviluppa molto precocemente durante l’ontogenesi di un organismo e permette di sostenere, per tutta la vita fetale e adulta, una continua rigenerazione delle cellule del sangue. All’apice di tale processo di rinnovamento risiedono le cellule staminali ematopoietiche (HSCs), dotate di elevata capacità autoreplicativa, proliferativa e differenziativa.
Queste cellule, dividendosi, danno origine ad altre cellule staminali e/o progenitori pluripotenti che, a loro volta, generano precursori già destinati verso una specifica filiera ematopoietica.
Sono stati identificati numerosi geni implicati nella regolazione della ematopoiesi, codificanti fattori di crescita e loro recettori (come Stem Cell Factor, SCF, e il suo recettore Kit) o fattori di trascrizione (per esempio gli omeogeni e i geni della famiglia GATA), che attivano o reprimono l’espressione di geni bersaglio.
In questi ultimi anni, lo studio dei regolatori dello sviluppo embrionale e della differenziazione cellulare ha permesso di evidenziare l’esistenza di meccanismi molecolari comuni che controllano diversi sistemi differenziativi, in particolare l’ematopoiesi e la neurogenesi.
A tale proposito, nel nostro laboratorio, abbiamo dimostrato l’importante funzione che Otx1, gene essenziale nella morfogenesi del cervello, ha nella produzione delle cellule del sangue.
Attualmente la nostra attenzione è rivolta al gene Sox2 (Sry-type high-mobility-group box 2), il quale codifica un fattore di trascrizione espresso in diversi tipi di cellule staminali, come le embrionali, le germinali e le neurali.
Nel nostro laboratorio è stata osservata l’espressione di Sox2, seppure a livelli molto bassi, anche nel midollo osseo murino, principale sede dell’ematopoiesi nella vita adulta.
Lo scopo della mia tesi è stato quindi quello di studiare la possibile funzione di questo gene nella produzione delle cellule del sangue; utilizzando topi mutanti Sox2 knock down (dal momento che la completa inattivazione di Sox2 è letale), in cui l’espressione del gene è fortemente diminuita, a seguito della delezione di una sequenza di 2.4 Kb nella regione enhancer.
A tal fine, ho analizzato le popolazioni mature attraverso esame emocromocitometrico, mentre i precursori, morfologicamente indifferenziati e rari, sono stati valutati sfruttando la loro capacità clonogenica in vitro.
A livello delle cellule mature non ho evidenziato particolari variazioni nei mutanti Sox2 knock down rispetto ai controlli wild type. Al contrario, saggi clonogenici di cellule midollari di topi wild type e Sox2 knock down hanno dimostrato un significativo aumento nella frequenza dei precursori multipotenti (CFU-MIX) nei mutanti.
Tale risultato è in accordo con l’osservazione, ottenuta nel nostro laboratorio, che Sox2 è espresso a livello di precursori pluripotenti primitivi, suggerendo quindi che Sox2 abbia ruolo nelle fasi precoci dell’ematopoiesi.
In particolare si può quindi ipotizzare che Sox2 sia coinvolto nei meccanismi di autoreplicazione dei precursori pluripotenti e/o di una popolazione limitata di cellule a monte di questi, come le cellule staminali stesse.
Per verificare la prima ipotesi, ho effettuato colture secondarie in terreno semisolido di singole colonie CFU-MIX. Anche in questo caso ho osservato un aumento significativo di CFU-Mix secondarie nei topi mutanti rispetto ai controlli wild type.
Per studiare il ruolo di Sox2 a livello delle cellule staminali, ho effettuato dei saggi di ripopolazione competitiva in vivo, coiniettando cellule di midollo Sox2 knock down e cellule di midollo osseo wild type, secondo proporzioni predefinite, in animali letalmente irradiati. Questi trapianti hanno mostrato che il midollo osseo proveniente dal topo Sox2 knock down, anche se in condizioni di netto vantaggio rispetto al midollo di topi wild type, presenta un forte svantaggio ripopolativo, condizione che potrebbe essere dovuta a una diminuzione di cellule staminali nei topi mutanti.
Queste osservazioni sono in accordo con quanto accade a livello del sistema nervoso, in particolare per le cellule staminali neurali, suggerendo che Sox2 sia coinvolto anche nel controllo di altri tipi di cellule staminali e/o precursori, come quelli ematopoietici.