La rigenerazione cellulare è una caratteristica biologica di tutti gli organismi viventi, dai batteri alle piante e dagli anfibi ai mammiferi. È l’atto di rinnovamento, crescita o ripristino delle cellule coinvolte nella maturazione, nella guarigione delle ferite, nella riparazione dei tessuti e in funzioni biologiche simili. La rigenerazione cellulare nella sua forma più estrema è ciò che consente alle stelle marine, ai vermi piatti e alle lucertole di far ricrescere gli arti rotti, le code o, nel caso dei vermi piatti, clonare intere strutture del corpo ai fini della riproduzione. Gli esseri umani hanno alcune limitate capacità di rigenerazione cellulare che consentono la sostituzione di tessuti usurati o danneggiati.
Mentre tutti gli organismi, compresi batteri, funghi e lieviti, hanno la capacità biologica di rigenerare le cellule, il processo si presenta in modo diverso in ciascun organismo. Mantenere l’integrità biologica di un organismo è lo scopo principale della rigenerazione cellulare, sebbene alcuni organismi utilizzino anche la rigenerazione cellulare come una forma di riproduzione asessuata. Ad esempio, il lievito si propaga e si ripara attraverso un processo di rigenerazione cellulare asessuato noto come germogliamento cellulare. Una nuova cellula cresce come un nodo collegato a una vecchia cellula, raccogliendo informazioni sul DNA per riprodurre una cellula duplicata esatta. Alla maturità, la nuova cellula si rompe e diventa indipendente dalla sua cellula ospite, permettendo così a lieviti e funghi simili di riprodurre, crescere o riparare i danni.
Alcuni rettili e anfibi hanno la capacità di rigenerazione cellulare complessa, consentendo a strutture intere di tessuto di ricrescere dopo un danno attraverso un processo noto come autotomia. Quando si verifica una lesione o tali creature sono in pericolo da predatori, le cellule adulte all’interno di code, pinne e altre appendici possono separarsi dal corpo principale, lasciando l’appendice dietro. Come parte del processo biochimico naturale della creatura, le cellule ai bordi di tali lesioni si trasformano in cellule staminali, consentendo un processo di rigenerazione cellulare identico alla crescita e allo sviluppo iniziale dell’appendice perduta.
Nell’uomo, la rigenerazione cellulare presenta un processo leggermente diverso. Le cellule staminali, i generici blocchi cellulari che consentono a un embrione di formare organi, tessuti e appendici specifici, sono presenti solo in vitro. Una volta che le cellule si sviluppano in cellule mature, non possono più tornare alle cellule staminali, come si vede in alcuni rettili e anfibi. Piuttosto, le cellule cerebrali mature, le cellule della pelle, le cellule nervose e altre classificazioni cellulari possono solo dividere e riprodursi come cellule, limitando così la rigenerazione delle cellule nell’uomo.
Sebbene limitata, la rigenerazione cellulare nell’uomo svolge un ruolo importante nello sviluppo, nella guarigione e nella riparazione dei tessuti. Le cellule nell’uomo muoiono naturalmente a un ritmo di miliardi al giorno a causa della necrosi, della morte delle cellule a causa di danni o lesioni o attraverso l’apoptosi. L’apoptosi è una forma di morte cellulare programmata che consente alle cellule di frammentarsi o altrimenti morire come parte del normale processo biochimico coinvolto nello sviluppo, nella crescita e nell’invecchiamento. Senza una qualche forma di rigenerazione cellulare, la necrosi e l’apoptosi porterebbero infine alla distruzione di interi organi e regioni di tessuto. Invece, la rigenerazione delle cellule consente al corpo di far crescere nuove cellule per sostituire cellule morte, morenti o altrimenti danneggiate dividendo una singola cellula sana in due cellule separate.
Sebbene gli esseri umani mantengano la capacità di rigenerare le cellule in base a determinate condizioni, la capacità di rigenerare completamente intere strutture è limitata a determinati tessuti e organi come il fegato e la pelle. Le cellule cerebrali, ad esempio, si rigenerano lentamente nel tempo, ma un essere umano non può far crescere un nuovo cervello attraverso la rigenerazione cellulare. In alternativa, il corpo umano può rigenerare il fegato, a condizione che almeno un quarto dell’organo rimanga intatto. Allo stesso modo, la pelle può ricrescere per coprire ampie aree di danno, a condizione che rimanga una percentuale sufficiente di pelle da cui replicare nuove cellule.