La differenziazione delle cellule staminali è un processo in cui una cellula staminale non specializzata si sviluppa in un particolare tipo di tessuto, come un globulo rosso maturo. Ciò si verifica in tutte le fasi della vita, dal primissimo sviluppo embrionale all’età adulta, poiché il corpo ha bisogno di una fornitura costante di nuove cellule specializzate per funzionare. Diversi fattori sono coinvolti nella differenziazione cellulare, inclusi fattori scatenanti ambientali e biologici per vari tipi di cellule.
Il numero di diversi tipi di cellule in cui una cellula staminale può maturare è riflesso dalla sua potenza. Una cellula totipotente può svilupparsi in qualsiasi tipo di cellula a maturità. Tali cellule si trovano nelle prime fasi dello sviluppo embrionale della blastocisti, quando ogni cellula deve essere in grado di dare origine a una varietà di cellule affinché un embrione si sviluppi. Con il progredire dello sviluppo embrionale, le cellule staminali diventano di natura pluripotente, con la capacità di divergere in una varietà di tipi cellulari, ma non in tutti.
Le cellule staminali multipotenti possono differenziarsi in diversi tipi cellulari correlati. Ad esempio, le cellule ematopoietiche che danno origine a diversi tipi di cellule del sangue possono subire la differenziazione delle cellule staminali per trasformarsi in globuli bianchi o rossi. Tuttavia, non possono trasformarsi in rivestimento dello stomaco o neuroni. Le cellule multipotenti di questa natura si trovano comunemente negli organismi adulti per fornire cellule fresche continue per sostituire le cellule più vecchie usurate e danneggiate.
Nella differenziazione delle cellule staminali, una cellula staminale riceve un segnale per iniziare a maturare. La cellula può passare attraverso diverse fasi della vita prima di diventare una cellula matura. In qualsiasi momento, può verificarsi un errore e la cellula può deformarsi o sviluppare altri problemi. Il sistema immunitario rimane attento a tali cellule in modo che possa intervenire per distruggerle e riciclare i loro componenti prima che abbiano l’opportunità di svilupparsi completamente e causare problemi. Il corpo ha costantemente bisogno di nuove cellule del sangue e della pelle, tra le altre, e si affida alla differenziazione delle cellule staminali per soddisfare questa esigenza.
I ricercatori scientifici hanno un particolare interesse per la differenziazione delle cellule staminali embrionali a causa delle loro proprietà totipotenti e pluripotenti. Studiano lo sviluppo embrionale per saperne di più su come maturano le cellule e sull’ordine in cui si verificano varie strutture durante lo sviluppo di un embrione. Ciò può fornire importanti informazioni sui difetti alla nascita, nonché sulla storia biologica di un organismo. Molti organismi mostrano uno sviluppo embrionale parallelo fino a un certo stadio, dove iniziano a sembrare radicalmente diversi, proprio come esemplari completamente maturi di specie diverse. Queste somiglianze nello sviluppo possono suggerire la storia evolutiva di vari organismi.