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Una cellula in grado di autorinnovarsi e di differenziarsi  Viene mantenuta la riserva. La cellula staminale. Cellule staminali. Malattie fino ad oggi incurabili, per le quali si può prospettare un terapia con cellule staminali:

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Presentation Transcript
cellule staminali
Cellule staminali
  • Malattie fino ad oggi incurabili, per le quali si può prospettare un terapia con cellule staminali:
  • Sclerosi laterale amiotrofica (ALS), morbo di Parkinson, morbo di Altzheimer
  • Infarto miocardico
  • Cirrosi epatica
  • Diabete
  • ….
cellule staminali3
Cellule staminali
  • In base all’origine vengono classificate in
  • Embrionali (ESC)
  • Somatiche Adulte (ASC)
cellule staminali dell adulto
Cellule staminali dell’adulto
  • Presenti soprattutto nei tessuti a ricambio fisiologico: epiteli e sangue
  • Trovate anche in altri tessuti a ricambio limitato: muscolo scheletrico (cellule satelliti)
  • Recentemente evidenziate, anche se molto limitatamente, in tessuti una volta considerati “perenni”: nervoso e miocardio
la cellula emopoietica staminale
La cellula emopoietica staminale

CFU = Colony Forming Unit

cellule staminali nel cervello adulto
Cellule staminali nel cervello adulto
  • Si trovano in due zone:
  • Zona sottoventricolare dei ventricoli laterali (dove originano i neuroni olfattivi)
  • Zona sottogranulare del giro dentato (integrate con ippocampo)
  • Aumentano di numero in caso di danno di organo (exp: neuroni neocorticali che proiettano al talamo). Origine?
cellule staminali nel miocardio adulto
Cellule staminali nel miocardio adulto

MDR+

c-kit+

Sca1+

In seguito a danno d’organo proliferano (K67+, telomerasi+) e poi si differenziano,

acquisendo l’espressione di marcatori miocardio-specifici (GATA4, MEF-2c,

alpha-cardiac MHC, laminina)

Urbanek et al., Proc. Natl. Acad.Sci. USA, 2003

cellule staminali dell adulto10
Cellule staminali dell’adulto
  • Tessuti diversi ne contengono livelli diversi
  • Queste cellule staminali hanno generalmente una potenzialità limitata al tipo cellulare maturo che compone il tessuto/organo
  •  il microambiente (nicchia) dà indicazioni sul destino della cellula staminale
le cellule del midollo osseo hanno maggiori potenzialit
Le cellule del midollo osseo hanno maggiori potenzialità
  • Cellule staminali emopoietiche
  • Cellule staminali/progenitori endoteliali
  • Cellule staminali mesenchimali
  • Cellule progenitrici multipotenti adulte (MAPC)

Bone Marrow = as complex as a forest ecosystem

Nature, 20 may 2005

cellule mesenchimali staminali msc riparano il cuore infartuato
Cellule mesenchimali staminali (MSC) riparano il cuore infartuato

Sussman, Nature 5 aprile 2001

plasticit delle cellule staminali
Plasticità delle cellule staminali
  • capacità di una cellula staminale tessuto-specifica di dare origine a cellule di linee eterologhe superando i confini linea-specifici.
  • Questa proprietà si chiama anche

concetto di TRANSDIFFERENZIAZIONE

potenziali meccanismi per spiegare la plasticit delle cellule staminali adulte
Potenziali meccanismi per spiegare la plasticità delle cellule staminali adulte

Wager & Weissman, Cell, 2004, 116:639-648

una questione di ecosistema
È una questione di ecosistema
  • Il microambiente in cui si trovano le cellule, sia in vitro che in vivo, influenzerà il destino delle stesse

Nature, 20 may 2005

strategia
STRATEGIA
  • Espandere in vitro la popolazione cellulare
  • Fornire il microambiente (tridimensionale) appropriato che dia segnali per i passaggi successivi (differenziamento voluto)
  • nicchia come microambiente
  • Interazioni cosiddette “ecologiche” sono centrali alla biologia della cellula staminale
altri tessuti con potenziale staminale
Altri tessuti con potenziale staminale
  • Cordone ombelicale
  • Tessuto adiposo  epitelio, osso, tess nervoso, emopoietico, endotelio
strategia22
Strategia
  • Prima le cellule vengono espanse in vitro
  • Poi vengono “educate” con opportuni

stimoli/segnali ad intraprendere la direzione differenziativa voluta

  • Ricapitolare i cambiamenti del microambiente,

che caratterizzano il lungo transito

da cellula embrionale a tessuto adulto.

cellule staminali embrionali problemi
Cellule staminali embrionali (problemi)
  • Potrebbero diventare tumorali
  • Qualora dovessero essere trapiantate, potrebbero essere rigettate, perché non compatibili con il ricevente
clonazione terapeutica
Clonazione terapeutica
  • procedimento che prevede la generazione di cellule staminali pluripotenti derivate dal paziente, la loro espansione in coltura, differenziazione nell’istotipo necessario e trapianto.
  • prevede il trasferimento del nucleo di una cellula somatica matura in un oocita
korean team speeds up creation of cloned human stem cells
Korean Team Speeds Up CreationOf Cloned Human Stem Cells

Nine of the 11 cell lines are derived from people, ranging in age

from 10 to 56, who have suffered spinal cord injuries.

another ES cell line, derived from a 6-year-old type 1 diabetes patient,

another one from a patient with hypogammaglobulinemia

Science, 20 may 2005

Queste ricerche sono state recentemente smentite

clonazione riproduttiva
Clonazione riproduttiva

Cumulina con al madre nutrice, la pecora Dolly, gatto, cane, ..

Nature, 23 luglio 1998

pros and cons of current available methods to generate pluripotent stem cells from adult cells
Pros and Cons of Current Available Methods to Generate Pluripotent Stem Cells from Adult Cells

requirement Report in Chromosome

of Embryos human content

Nuclear Transfer Yes NO NORMAL DIPLOID

NO GENE TRANSFER

Fusion with ES YES YES TETRAPLOID

iPS NO YES Retroviral Integration

MAPC NO YES NORMAL DIPLOID

NO GENE TRANSFER

mGS NO NO NORMAL DIPLOID

NO GENE TRANSFER

slide32
Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors.
  • Takahashi K, Yamanaka S.
  • Cell. 2006 Aug 25;126(4):663-76. Epub 2006 Aug 10.
slide33
Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors.
  • Takahashi K, Tanabe K, Ohnuki M, Narita M, Ichisaka T, Tomoda K, Yamanaka S.
  • Cell. 2007 Nov 30;131(5):861-72.
slide34
Generation of induced pluripotent stem cells without Myc from mouse and human fibroblasts.
  • Nakagawa M, Koyanagi M, Tanabe K, Takahashi K, Ichisaka T, Aoi T, Okita K, Mochiduki Y, Takizawa N, Yamanaka S.
  • Nat Biotechnol. 2008 Jan;26(1):101-6. Epub 2007 Nov 30
slide35
Cio' che era riuscito per la prima volta all'equipe di Shinya Yamanaka con cellule animali, nel novembre 2007 fu possibile trasferirlo su cellule umane e passo passo migliorare ancora.