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27/01/2023

Scoperta una nuova popolazione di cellule staminali adulte: le cellule PRRX1

La ricerca sulle cellule staminali mesenchimali (MSC) è in notevole e costante espansione; nonostante siano state identificate numerose popolazioni di cellule staminali adulte, rimangono accese nella comunità scientifica le controversie sulla loro origine, funzione biologica e capacità rigenerativa (1-3). Le MSC sono, ad oggi, una promessa per la medicina rigenerativa, per la loro facilità di manipolazione, il loro elevato tasso di proliferazione e la loro versatilità differenziativa (non solo in osteoblasti, condrociti e adipociti, ma anche in epatociti, neuroni, cellule gliali e cellule muscolari) (4-8).

Nel lavoro pubblicato in Nature Genetics, Liu e coautori hanno identificato una popolazione di cellule staminali adulte, caratterizzate dall’espressione di Prxx1+ (Homebox Protein Prx1), proteina nucleare e coattivatore della trascrizione, nota per il suo ruolo chiave nel differenziamento muscolare, come attivatore della creatina chinasi muscolare (9-12).

Gli autori, utilizzando animali transgenici Prrx1-Cre, hanno dimostrato come Prxx1 sia espresso, a livello embrionale, dalle cellule del mesoderma parassiale, da cui hanno origine osteoblasti, condrociti, tessuto adiposo e fibroblasti (6, 11, 13, 14). Le cellule Prxx1 sono state caratterizzate per la loro staminalità e il loro potenziale osteogenico. Sebbene rare, queste cellule sono essenziali per l’omeostasi e la riparazione dei tessuti connettivi in topi adulti. Infatti, l’ablazione totale delle cellule Prxx1+ negli animali di 4 mesi compromette l’omeostasi del tessuto osseo, determinando una riduzione della BMD, del numero e spessore delle trabecole; tale fenotipo osteoporotico è causato da un decremento dei livelli degli osteoblasti e da una riduzione della formazione ossea. L’assenza di Prxx1 è responsabile anche di difetti riscontrati sia nel tessuto adiposo, in cui si osserva una riduzione del numero di adipociti, sia nel derma, in cui si evidenzia una riduzione dello spessore. Tali dati suggeriscono quindi un ruolo chiave di Prxx1 nell’omeostasi di questi tessuti connettivi. Inoltre, gli autori hanno dimostrato come l’infusione di cellule Prxx1+ in topi adulti, in cui era stato generato danno osseo e cutaneo, fosse in grado di riparare il danno attivando a livello molecolare il pathway di WNT.

Questo articolo focalizza l’attenzione su una nuova popolazione di cellule staminali adulte, ipotizzando un loro utilizzo terapeutico nella riparazione di fratture ossee e di danni cutanei.

Commento a “Prrx1 marks stem cells for bone, white adipose tissue and dermis in adult mice” di Huijuan Liu, Ping Li, Shaoyang Zhang, Jinnan Xiang, Ruichen Yang, Jiajia Liu, Md Shafiquzzaman, Soma Biswas, Zhanying Wei, Zhenlin Zhang, Xin Zhou, Feng Yin, Yangli Xie, Stephen P. Goff, Lin Chen & Baojie Li. Nature Genetics (2022) 54(12):1946-1958. doi: 10.1038/s41588-022-01227-4.

References

1. Galipeau J, Sensebe L. Mesenchymal Stromal Cells: Clinical Challenges and Therapeutic Opportunities. Cell Stem Cell. 2018;22(6):824-33.

2. Sipp D, Robey PG, Turner L. Clear up this stem-cell mess. Nature. 2018;561(7724):455-7.

3. Vanakker O, Callewaert B, Malfait F, Coucke P. The Genetics of Soft Connective Tissue Disorders. Annu Rev Genomics Hum Genet. 2015;16:229-55.

4. Pittenger MF, Mackay AM, Beck SC, Jaiswal RK, Douglas R, Mosca JD, et al. Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science. 1999;284(5411):143-7.

5. Resende RR, Adhikari A, da Costa JL, Lorencon E, Ladeira MS, Guatimosim S, et al. Influence of spontaneous calcium events on cell-cycle progression in embryonal carcinoma and adult stem cells. Biochim Biophys Acta. 2010;1803(2):246-60.

6. Sanchez-Ramos J, Song S, Cardozo-Pelaez F, Hazzi C, Stedeford T, Willing A, et al. Adult bone marrow stromal cells differentiate into neural cells in vitro. Exp Neurol. 2000;164(2):247-56.

7. Tohill M, Mantovani C, Wiberg M, Terenghi G. Rat bone marrow mesenchymal stem cells express glial markers and stimulate nerve regeneration. Neurosci Lett. 2004;362(3):200-3.

8. Lee KD, Kuo TK, Whang-Peng J, Chung YF, Lin CT, Chou SH, et al. In vitro hepatic differentiation of human mesenchymal stem cells. Hepatology. 2004;40(6):1275-84.

9. Lu X, Beck GR, Jr., Gilbert LC, Camalier CE, Bateman NW, Hood BL, et al. Identification of the homeobox protein Prx1 (MHox, Prrx-1) as a regulator of osterix expression and mediator of tumor necrosis factor alpha action in osteoblast differentiation. J Bone Miner Res. 2011;26(1):209-19.

10. Shimozaki K, Clemenson GD, Jr., Gage FH. Paired related homeobox protein 1 is a regulator of stemness in adult neural stem/progenitor cells. J Neurosci. 2013;33(9):4066-75.

11. Krueger KC, Costa MJ, Du H, Feldman BJ. Characterization of Cre recombinase activity for in vivo targeting of adipocyte precursor cells. Stem Cell Reports. 2014;3(6):1147-58.

12. Sanchez-Gurmaches J, Hsiao WY, Guertin DA. Highly selective in vivo labeling of subcutaneous white adipocyte precursors with Prx1-Cre. Stem Cell Reports. 2015;4(4):541-50.

13. Leavitt T, Hu MS, Borrelli MR, Januszyk M, Garcia JT, Ransom RC, et al. Prrx1 Fibroblasts Represent a Pro-fibrotic Lineage in the Mouse Ventral Dermis. Cell Rep. 2020;33(6):108356.

14. Logan M, Martin JF, Nagy A, Lobe C, Olson EN, Tabin CJ. Expression of Cre Recombinase in the developing mouse limb bud driven by a Prxl enhancer. Genesis. 2002;33(2):77-80.