Presentando le cellule staminali

1. Presentando le cellule staminali

2. Alcune note prima di iniziare… Questa presentazione va considerata come uno strumento flessibile per scienziati, divulgatori scientifici ed insegnanti. Non tutte le diapositive saranno necessarie sempre: scegliete quelle che più si adattano al vostro pubblico, integratele con vostre slides oppure usate solamente gli schemi. Contenuti 1. L’ABC delle cellule staminali: per studenti con più di 16 anni oppure per un pubblico di adulti con scarse conoscenze scientifiche. 2. La clonazione: per un pubblico di adulti con scarse conoscenze scientifiche; le diapositive iniziali sono adatte anche agli studenti con più di 16 anni. 3. La biologia delle cellule staminali più in dettaglio: per un pubblico aggiornato ma non specializzato, come ad esempio medici o scienziati che lavorano in altri ambiti. Note per chi espone la presentazione Le diapositive delle sezioni 1 e 2 comprendono alcune note che spiegano i concetti chiave con un linguaggio semplice e non specialistico. Le diapositive della sezione 3 hanno note molto più brevi e presuppongono una conoscenza di base della cellule staminali. Ulteriori informazioni e risorse Il filmato “A Stem Cell Story” dura circa 15 minuti e offre un’ottima introduzione alle cellule staminali, includendo molti dei concetti introdotti in questa presentazione. Il filmato è disponibile alla pagina www.eurostemcell.org/films Vuoi fare una domanda o un commento? Contattaci alla pagina http://www.eurostemcell.org/contact

3. L’ABC delle cellule staminali

4. La storia della vita…

5. Che cosa sono le cellule staminali? cellula staminale AUTO-RIGENERAZIONE (replica) DIFFERENZIAMENTO (specializzazione) cellula specializzata (es. cellule muscolari, nervose) cellula staminale

6. Che cosa sono le cellule staminali? Cellula staminale Cellula staminale DIFFERENZIAMENTO (specializzazione) AUTO-RIGENERAZIONE (replica) cellule specializzate cellule staminali identiche

7. Perchè auto-rigenerarsi E differenziare? 1 cellula staminale 1 cellula staminale 4 cellule specializzate Differenziamento: sostituisce le cellule danneggiate o morte durante tutta la vita Auto-rigenerazione: mantiene la riserva di cellule staminali

8. Dove si trovano le cellule staminali? cellule staminali dei tessuti feto, bambino e durante tutta la vita cellule staminali embrionali blastociste – uno stadio di sviluppo molto precoce dell’embrione

9. Tipi di cellule staminali: 1) Le cellule staminali embrionali

10. Le cellule staminali embrionali (ES): Dove si trovano? blastociste Cellule interne = ‘massa cellulare interna’ Liquido con nutrienti Cresciute in laboratorio per ottenere molte più cellule Cellule staminali embrionali prelevate dalla massa cellulare interna Strato esterno di cellule = ‘trofoderma’

11. Le cellule staminali embrionali: Che cosa possono fare? differenziamento Cellule staminali embrionali PLURIPOTENTI Tutti i possibili tipi di cellule specializzate

12. Le cellule staminali embrionali: Le sfide pelle crescita in condizioni A crescita in condizioni B neuroni Cellule staminali embrionali crescita in condizioni C sangue crescita in condizioni D ? fegato

13. Tipi di cellule staminali: 2) Le cellule staminali dei tessuti

14. Le cellule staminali dei tessuti: Dove si trovano? superficie dell’occhio cervello pelle mammella intestino testicoli midollo osseo muscoli

15. Le cellule staminali dei tessuti: Che cosa possono fare? Cellula staminale del sangue differenziamento si trova nel midollo osseo Solo cellule specializzate del sangue: Globuli rossi, globuli bianchi, piastrine MULTIPOTENTI

16. Tipi di cellule staminali: 3) Le cellule staminali pluripotenti indotte (iPS)

17. Cellule staminali pluripotenti indotte (iPS) ‘riprogrammazione genetica’ = aggiungere alcuni geni alla cellula Cellula dell’organismo Cellula staminale pluripotente indotta (iPS) si comporta come una cellula staminale embrionale differenziamento coltivare cellule iPS in laboratorio Tutti i possibili tipi di cellule specializzate Vantaggio: non sono necessari embrioni!

18. Cellule staminali embrionali pluripotenti indotte (iPS cells) riprogrammazione genetica Cellula staminale pluripotente indotta (iPS) Cellula prelevata dal corpo (es. pelle) differenziamento

19. Il linguaggio delle cellule staminali Potenzamisura quanti diversi tipi di cellule specializzate una cellula staminale è in grado di formare Pluripotentepuò generare tutti i tipi di cellule specializzate presenti nell’organismo. Le cellule staminali embrionali sono pluripotenti. Multipotentepuò generare molti tipi di cellule specializzate, ma non tutti. Le cellule staminali dei tessuti sono multipotenti.

20. La Clonazione

21. La Clonazione Clonazione riproduttiva Usata per generare due individui identici Molto difficile da realizzare Illegale sull’uomo Clonazione molecolare (clonaggio) Usata per studiare la funzione di un gene Procedura routinaria nei laboratori di biologia molecolare gene 1 gene 2 Esistono DUE TIPI molto diversi di clonazione:

22. La clonazione riproduttiva Cellula prelevata dal corpo Rimuovere il nucleo e tenere il resto della cellula Prelevare il nucleo (che contiene il DNA) Clone identico all’individuo che ha donato il nucleo la pecora Dolly oocita

23. Il clonaggio: Principi 1) Estrarre il DNA dal nucleo gene 2 gene 1 cellula 1 cellula 2 2) Generare una nuova porzione di DNA gene 1 gene 1 gene 2 gene 2 3) Mettere il nuovo segmento di DNA in una cellula e crescerne molte copie le cellule figlie hanno lo stesso DNA: i geni 1 e 2 sono stati clonati gene 2 gene 1 La cellula si divide Inserire il nuovo DNA

24. Clonazione molecolare: Applicazioni Seguire il destino cellulare Perdita di funzione Gene repoter Si rimuove il gene di interesse per esaminare se qualcosa funziona diversamente Si aggiunge un gene che ci mostra quando il gene di interesse è attivo Si evidenzia una gruppo di cellule per seguire dove migrano occhio senza il gene A embrione di topo normale Il gene di interesse gene è trasmesso alle cellule di tutto il corpo Il gene A è coinvolto nel processo che determina il colore dell’occhio Il gene di interesse è attivo nelle aree evidenziate dal blu

25. La biologia delle cellule staminali - maggiori dettagli

26. Le tipologie di cellule staminali dei tessuti e la loro classificazione

27. Cellule staminali dei tessuti: Principi di base della rigenerazione tissutale Cellula staminale • cellula staminale: • si auto-rigenera • si divide raramente • possiede alta potenza • è rara nei tessuti • cellule progenitrici “orientate”: • si dividono per un periodo di tempo limitato • sono multipotenti • si dividono rapidamente • non si auto-rigenerano • cellule specializzate: • svolgono una funzione precisa • non si dividono

28. Cellule staminali dei tessuti: Le cellule staminali ematopoietiche (HSCs) neutrofili cellule NK cellule T cellule B cellule dendridiche HSC piastrine megacariociti eritrociti Midollo osseo macrofagi eosinofili basofili cellule specializzate cellule progenitrici

29. Cellule staminali dei tessuti: Le cellule staminali neuronali (NSCs) Neuroni Interneuroni Oligodendrociti Astrociti di tipo 2 Astrociti di tipo 1 NSC cervello cellule progenitrici cellule specializzate

30. Cellule staminali dei tessuti: Le cellule staminali dell’intestino (GSCs) cellule di Paneth cellule di Goblet GSC cellule endocrine cellule colonnari intestino tenue cellule progenitrici cellule specializzate

31. Cellule staminali dei tessuti: Le cellule staminali mesenchimali (MSCs) osso (osteoblasti) cartilagine (condrociti) MSC midollo osseo adipe (adipociti) cellule progenitrici cellule specializzate

32. La dimora delle cellule staminali: le nicchie di staminalità

33. Le nicchie di staminalità La nicchia È il microambiente che si trova attorno alle cellule staminali, fornisce supporto e segnali che regolano i processi di auto-rigenerazione e differenziamento cellula staminale nicchia cellule intermedie fattori solubili contatto diretto

34. Crediti Crediti Fotografici Per la concessione a riprodurre le immagini, si ringraziano: Diapositiva 17, cellule iPS: Keisuke Kaji, Università di Edimburgo, Regno Unito Diapositiva 28, schemi delle cellule del sangue: Jonas Larsson, Università di Lund, Svezia Diapositiva 29, schemi delle cellule intestinali: Hans Clevers e Nick Barker, Hubrecht Institute, Olanda Per riutilizzare le immagini indicate sopra, contattare gli autori. Tutte le altre immagini presenti in questa presentazione possono essere usate liberamente. Ringraziamenti Un ringraziamento speciale a Christele Gonneau per la creazione di queste diapositive e per il suo lavoro instancabile di verifica della correttezza delle note. Grazie anche a Freddy Radtke di EPFL (Svizzera), la cui slide abbiamo riprodotto per realizzare la diapositiva 27 relativa alle cellule staminali dei tessuti.