Cellule staminali

Cellule staminali tra presente e futuro Ferdinando Valentino

Cellule staminali Cosa sono? Cellule non specializzate, cioè in fase embrionale, che possono dare origine a qualsiasi tipo di cellula.

Cellule staminalicaratteristiche Capacità di dividersi (auto-replicarsi) per periodi indefiniti spesso per tutta la durata della vita dell’organismo. Formano (si differenziano) i diversi tipi di cellule Le cellule staminali hanno la potenzialità di trasformarsiin cellulemature che hanno forme caratteristiche e funzioni specializzate, come cellule cardiache, cellule epiteliali o cellule nervose.

Cellule staminali microscopio ottico microscopio elettronico

In base alla capacità di generare qualsiasi tipo di tessuto, oppure alcuni, o uno soltanto si dividono in: TOTIPOTENTI PLURIPOTENTI (o MULTIPOTENTI) UNIPOTENTI Cellule staminali

Gerarchia di una Cellula staminale CS totipotenti(uovo fertilizzato) CS pluripotenti(blastocisti e feto) CS multipotenti(adulti) CS ematopoietiche CS per nervi, pelle, muscolo, ecc. erythrocyte granulocyte Cellule Specializ. platelets

In base alla provenienza si distinguono in: EMBRIONALI FETALI DA CORDONE OMBELLICALE ADULTE Cellule staminali

EMBRIONALI • Eterologhe (prelevate dall’embrione allo stadio di blastocisti, massa cellulare interna, e prima del suo annidamento in utero) • Autologhe (prodotte mediante la tecnica del trasferimento nucleare) Cellule staminali

Cellule staminali Embrionali eterologhe (totipotenti)

SVILUPPO DI UNA BLASTOCISTI UMANA “in vivo”

Cellule staminali embrionali blastocisti

Cellule staminali embrionali Differenziazione nei vari tessuti

Cellule staminali embrionali autologhe Cellule staminali embrionali prelevate dallo stesso donatore/paziente. Mediante la tecnica del trasferimento nucleare(TNSA) si trasferisce il nucleo di una cellula somatica (muscolare, mammaria, ecc.) all’interno di un oocita fino allo sviluppo di una blastocisti. Tali cellule sono compatibili da un punto di vista immunologico. Clonazione terapeutica

Cellule staminali sviluppo in vitro

pecora dolly

Cellule staminali embrionali modalità di produzione

Cellule staminali fetali Pluripotenti con caratteri intermedi tra quelle embrionali e quelle dell’adulto. Non conclusioni definitive sulla capacità di proliferazione e differenziamento.

Cellule staminali da cordone ombelicale Pluripotenti. Sono cellule dotate di grande capacità proliferativa e considerate al momento solo precursori degli elementi del sangue.

Cellule staminali da adulto Pluripotenti. Permettono la ricostituzione dei tessuti danneggiati. Difficoltà ad identificarle, espanderle, mantenerle indifferenziate e a farle specializzare in tessuti diversi da quello di partenza.

PLASTICITA’ DELLE CELLULE STAMINALI ADULTE DEFINIZIONE DI PLASTICITA’ Non c’è alcuna definizione ufficiale di plasticità. Una definizione possibile è che la cellula staminale adulta tessuto-specifica che si suppone essere committed a una data stirpe di cellule, possa in certe condizioni microambientali, acquisire l’abilità di differenziarsi in una cellula di tessuto diverso. QUESTA DEFINIZIONE IMPLICA CHE: 1. Diverse stirpi di cellule derivano da una singola cellula iniziale 2. Tipi di cellule differenziate sono funzionali in vitro ed in vivo 3. Engraftment è forte e persistente in presenza (e assenza) di danni al tessuto

Cellula staminale adulta e trans-differenziamento Capacità della cellula staminale adulta di differrenziare in cellule mature diverse dal tessuto di origine. Es. cellula staminale del midollo osseo sistema nervoso cellula staminale nervosa cellula emopoietica cellula staminale del midollo osseo cellule epatiche cellule staminali del midollo osseo tessuto cardiaco.

PLASTICITA’ DI UNA CSA NON-UMANA

I tessuti dell’adulto fornitori di cellule staminali: • Midollo osseo • Sangue • Sistema nervoso • Muscolo • Fegato • Cute Cellule staminali

Cellule staminali Pluripotenti (dell’adulto)

Cellule staminali presente -Trapianto di midollo osseo allogenico e autologo -Trapianto di cellule staminali cutanee (Istituto dermopatico dell’Immacolata -Pomezia RM)

Cellule staminali futuro Scoperto il gene che regola tutte le funzioni delle cellule staminali embrionali. L’utilizzo di tale gene chiamato “NANOG” permetterà di riattivare la pluripotenzialità anche delle cellule staminali adulte, evitando la creazione di embrioni.

futuro Cellule staminali

RIPARAZIONE DEL MIOCARDIO DI TOPI INFARTUATI Red = cardiac myosin Green = nuclei stem cell injection site stem cell injection site VM = view of the myocardium interventricular septum MI = myocardial infarction

RIGENERAZIONE E NON-RIGENERAZIONE DEL MIOCARDIO IN TOPI INFARTUATI Rigenerazione del miocardio Non-Rigenerazione del miocardio

Problemi tecnici: Quanto è normale il tessuto che ne risulta in termini di velocità diinvecchiamento, di effetti di mutazioni dannose ecc. Quanto è efficace l’incorporazione di tessuto sano, derivato da cellule staminali, per riparare il tessuto danneggiato? Il tessuto derivante da trasferimento nucleare è uguale a quello derivante dall’embrione prodotto dalla fusione di sperma e uova? Problemi etici: La blastocisti ha già un’identità biologica? È accettabile, se lo è, sopprimere una vita umana a favore di altre vite? Anche la TNSA è legata all’impiego ed alla donazione degli ovociti umani. Cellule staminali

Cellule staminali • Rischi • Rigetto immunitario • Aumentato rischio di formazione di tumori, provocato da cellule staminali che si sono differenziate in modo incompleto ed anomalo • Invecchiamento precoce

Cellule staminali