commissione temporanea sulla genetica umana e le altre nuove

COMMISSIONE TEMPORANEA SULLA GENETICA UMANA
E LE ALTRE NUOVE TECNOLOGIE NEL SETTORE DELLA
MEDICINA MODERNA
AUDIZIONE del 26 aprile 2001
Carlos Alonso BEDATE
Curriculum accademico
Laurea in filosofia
Laurea in teologia
Master in genetica
Laurea in scienze biologiche
Dottorato in scienze
Dottorato in scienze.
Università Pontificia Alcalá de Henares
Facoltà Pontificia di Granada
Università di California. Davis.USA
Università di Granada.
Università di Granada.
Università di Nimega, Paesi Bassi.
1960
1966
1969.
1973.
1974.
1972.
Prof. di ricerca. CSIC. Centro di Biologia Molecolare.
Indirizzo: Recapito postale: Centro de Biología Molecular.
Facultad de Ciencias.
Universidad Autónoma de Madrid.
28049 MADRID.
Telefono: 0034-913975070 /0034-913974863
E-mail: [email protected]
Professore onorario della Universidad Autónoma de Madrid. Madrid
Monitor internazionale di "Campagna sperimentale di vaccinazione antimalarica
Tanzania" 1992-1994 (CSIC Spagna -MRI (Svizzera) OMS.)
Presidente del Comitato di bioetica del Consiglio superiore della ricerca scientifica (CSIC)
1994-98
Vicepresidente del Comitato di bioetica del CSIC 1998-2001
Partecipazione a progetti nazionali
Partecipazione a progetti industriali
Tesi guidate
Capitoli di libri
Lavori internazionali
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4
19
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Traduzione esterna
Brevetti
1- Carlos Alonso, José María Requena, Manuel Carlos López
Metodo di diagnosi e classificazione di specie di Trypanosoma cruci
Proprietario: CSIC n. 9102521
2- Carlos Alonso, José María Requena, Manuel Soto
Gene chimerico per la diagnosi della leishmaniosi e della proteina associata
n.º P-9701430
Proprietario: Laboratorios Leti
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Genetica e medicina – Ricerca su embrioni e clonazione (aspetti scientifici, medici,
etici, legali e psicologici) (clonazione terapeutica per produrre cellule staminali
totipotenti, altre fonti di cellule staminali, organi e tessuti per trapianti, ingegneria di
tessuti e organi).
La differenziazione delle cellule si ottiene attraverso l’acquisizione di una
sequenza progressiva di stadi morfologici e molecolari provocati dall’espressione
differenziale dei geni che ne costituiscono il genoma. Tuttavia, anche se gli stadi di
differenziazione cellulare e determinazione possono essere attribuiti in gran parte ai
predetti stadi di attività transcrizionale differenziale, le proprietà dinamiche, specie delle
cellule a carattere embrionale, non sono necessariamente legate a questa espressione
differenziale in quanto vi possono essere segnali che interferiscono e che invertono il
processo. In funzione dell’esistenza di queste proprietà così peculiari si distinguono le
cellule embrionali da quelle che presentano una differenziazione terminale. Negli
embrioni vi sono diversi sistemi che contengono tali segnali e che forniscono alle
cellule embrionali i rispettivi stadi di differenziazione specifica. I fattori determinanti
possono essere topologici (localizzazione citoplasmatica), cromosomici (modificazioni)
e molecolari (induttori). Di norma, nelle prime fasi di sviluppo le cellule embrionali si
dividono senza crescere, per cui le cellule figlie ricevono una regione determinata
dell’uovo e, di conseguenza, un’informazione topologica particolare e definita. Pertanto,
se un’informazione regolatrice o determinante della localizzazione citoplasmatica si
localizza in una regione specifica dell’embrione iniziale, il segnale verrà ereditato, a
patto che vi sia un meccanismo che stabilisca uno stato di determinazione tra
blastomeri. Analogamente, si può parlare degli stadi di modificazione che si producono
nei cromosomi come risultato di segnali regolatori o dell’epigenesi cellulare. Un altro
segnale che non è necessariamente legato all’espressione differenziale dei geni e che
può provocare stati di differenziazione e sviluppo particolare è quello generato da
segnali induttori, inviati da una cellula o un gruppo di cellule e che si situano tra di esse.
Nell’adulto non tutte le cellule dell’organismo presentano una differenziazione
terminale, in quanto in tale organismo esistono essenzialmente tre tipi di cellule. Vi è un
gruppo di cellule, come quelle muscolari o quelle nervose, che sono incapaci di
dividersi. Vi è un altro gruppo di cellule che di norma non crescono, ma che lo fanno se
l’organo in cui sono localizzate si danneggia per un qualche motivo o se sono sottoposte
a stimoli specifici. Infine vi sono cellule in continua produzione e che provengono da
una popolazione di cellule madri o staminali indifferenziate o prive di una
differenziazione terminale. Una cellula staminale è una cellula non differenziata, che si
può differenziare per dar luogo almeno a un tipo cellulare ben differenziato. Si può
compiere una distinzione tra cellule staminali embrionali e cellule staminali
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somatiche. Le prime sono cellule totipotenti, dato che, essendo cellule non determinate,
potrebbero dar luogo a qualsiasi tipo cellulare. In ordine alle cellule staminali somatiche
si dovrebbe parlare di cellule determinate, ma non differenziate (ad esempio, le cellule
multipotenziali mesenchimatiche del midollo osseo, che potrebbero dar luogo ad ossa o
cartilagini). Si può distinguere un tipo intermedio di cellule staminali, ossia le cellule
staminali ristrette o progenitrici cellulari, che presentano un limitato potenziale
proliferativo e che provengono da una cellula staminale multipotenziale ma non ancora
differenziata. Tali cellule potrebbero originare cellule diverse, ma dello stesso tessuto,
come, ad esempio, la cellula progenitrice di neuroni e cellule gliari.
La caratteristica fondamentale delle cellule staminali consiste nel fatto che sono
cellule indifferenziate capaci di rigenerarsi e di generare una progenie altamente
differenziata, vale a dire che tale progenie può dar luogo a tipi cellulari concreti o a
cellule figlie che mantengono le loro stesse proprietà (rigenerazione e differenziazione).
A dette cellule si attribuisce la capacità di produrre divisioni asimmetriche: ad ogni
divisione si ottiene una cellula progenitrice e una cellula staminale uguale alla cellula da
cui proviene. Non sembra che questo sia il caso nei mammiferi, in cui appare più
evidente che le divisioni sono simmetriche e che in un dato momento si rigenerano e in
un altro si differenziano. Un’altra proprietà di queste cellule è che generalmente si
dividono lentamente o raramente, come avviene nel caso delle cellule della pelle (1) e
del midollo osseo (2). Altri tipi si dividono rapidamente, come le cellule staminali delle
cripte intestinali che si dividono circa ogni 12 ore.
Allo stato attuale della scienza non si può dire che l’esistenza di cellule staminali
con capacità pluripotente sia limitata a un unico o a pochi tessuti; probabilmente sono
presenti in tutti i tessuti e pare che costituiscano una riserva di cellule differenziate e
specializzate del tessuto, vale a dire per mantenerne l’omeostasi. Il grande sviluppo
realizzato in questo campo non solo è stato segnato dall’identificazione di tali cellule,
ma anche dalla clonazione, dalla riproduzione di cellule (geneticamente identiche), dal
loro mantenimento e dalla capacità di invertire o riconvertire il processo di
determinazione che avevano nel tessuto di origine. Partendo da tale presupposto,
sarebbe assicurata la capacità pluripotente di una cellula staminale. La medicina del
futuro dipende dal fatto che questi processi si possano tradurre in realtà.
I dati sulla plasticità cellulare suggeriscono che i precursori isolati del cervelletto
possiedono un potenziale sufficiente per sviluppare una progenie multilignaggio nel
cervello. Da ciò deriva l’importanza della citoarchitettura, che determina la forma in cui
si integreranno le cellule impiantate, ad esempio, nel cervelletto e che indica che i
segnali locali dell’ambiente svolgono un ruolo decisivo nella differenziazione delle
popolazioni di precursori. Inoltre la marcata plasticità dei precursori cellulari siti in
regioni caratterizzate da un’istiogenesi attiva suggerisce che lo sviluppo potenziale dei
precursori può essere estremamente ampio in caso di esposizione a segnali ambientali
appropriati. Ciò è stato confermato da uno studio volto a definire il destino dei
precursori del cervelletto resi immortali impiantati nel SNC dell’embrione. Non è
ancora chiaro se nei mammiferi l’uscita dallo stato di cellula staminale e l’inizio della
differenziazione siano controllati in maniera indipendente. La differenziazione potrebbe
da un lato essere conseguente all’uscita da un microambiente che mantiene la cellula
nello stadio staminale, mentre dall’altro vi potrebbero essere segnali specifici che
promuovono la differenziazione e, pertanto, l’uscita da questo stadio. Alcuni dati
dimostrano che i due meccanismi operano nel sistema nervoso.
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Aspetti critici della terapia con cellule staminali.
Il potenziale terapeutico delle cellule staminali è indiscutibile. Quando si riuscirà
a isolare, coltivare e controllare le vie di differenziazione di queste cellule in maniera
routinaria, si potranno ottenere tessuti per trapianti cellulari partendo da cellule
staminali sia embrionali sia adulte.
Isolando le cellule staminali (adulte) di un paziente e controllandone la
differenziazione in vitro si potrebbero ottenere tessuti in grado di ricostituire le
popolazioni cellulari senza dover temere un rigetto immunitario.
Se si utilizzassero cellule staminali embrionali, si potrebbe indurle a convertirsi
in cellule progenitrici e si potrebbe impiantare una vasta popolazione di cellule
precorritrici per sostituire i tipi cellulari danneggiati.
Sia pure teoricamente praticabili, queste alternative terapeutiche comportano
diversi inconvenienti.
Come osservato nei ratti, una volta impiantate, alcune cellule staminali si
trasformerebbero in teratomi (tumori che mentengono la capacità di differenziazione);
non vi è alcun motivo per dubitare che ciò non accada negli esseri umani.
Ottenimento di cellule multipotenti, pluripotenti e totipotenti
partendo da tessuti adulti
partendo da tessuti fetali
partendo da cellule della massa interna della blastocisti
partendo da embrioni
partendo da clonazione mediante trasferimento del nucleo.
Problemi scientifici
Il problema scientifico più grave quando si pensa all’applicazione delle
conoscenze ottenute su cavie animali è che non si possono trasferire direttamente sugli
esseri umani gli studi sui roditori; le cellule precorritrici umane sono molto diverse dalle
corrispondenti cellule dei roditori e devono essere studiate separatamente. Inoltre i ratti
non possono essere considerati un modello perfetto, dato che la loro vita media è breve
e non consente di studiare in tutta la loro portata i processi di determinazione e
differenziazione che si verificano nell’uomo.
Tutte queste ricerche e la clonazione mediante trasferimento nucleare di cellule
con capacità embriogenica hanno dimostrato che nell’organismo vi sono molte cellule
con capacità multipotenziale e pluripotenziale e che i fenomeni di determinazione e
differenziazione cellulare non sono irreversibili, ma modulabili, e che di conseguenza la
plasticità cellulare è molto elevata.
Rimane ancora da affrontare tutta una serie di quesiti scientifici:
esiste un tipo speciale di cellula donatrice?
qual è il meccanismo di riprogrammazione delle cellule somatiche?
qual è il meccanismo di sincronizzazione tra funzionalità del nucleo e del
citoplasma ospite?
quali sono i segnali per attivare l’embrione appena formato?
quali sono i segnali richiesti per lo sviluppo di questo tipo di embrione?
Applicazioni della produzione e identificazione di cellule staminali
• Identificazione di fattori di induzione e di mediatori della
determinazione e differenziazione.
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• Determinazione della funzione genica nel processo di differenziazione.
Proteomica dei processi intermedi.
• Scoperta di farmaci.
• Terapia cellulare
Mucopolisaccaridosi di tipo VII.
Malattie neurodegenerative
Utilizzo di precursori nervosi in situ.
Terapia del tessuto ematopoietico
Cura del diabete di tipo 1.
Questioni etiche
Statuto etico delle cellule staminali
La possibilità di produrre stirpi cellulari specifiche in laboratorio si scontra, per il
momento, con la difficoltà di conoscere i segnali richiesti per la determinazione e la
differenziazione. Tuttavia, per svolgere le ricerche necessarie per condurre tali studi è
indispensabile che la sperimentazione si effettui su un particolare tipo di cellule
totipotenti. Per questo motivo appare opportuno produrre in laboratorio cellule
embrionali per ottenere cellule totipotenti. La soluzione più semplice consisterebbe
nell’ottenere tali cellule mediante fecondazione di ovuli e spermatozoi. Il problema
etico a ciò legato è che si deve dare a tali cellule il carattere di individualità umana e
potenzialmente personale, perché, se collocate in un ambiente propizio, potrebbero dar
luogo ad esseri umani. Pertanto utilizzare queste cellule equivarrebbe ad usare delle
persone. Non si possono utilizzare persone, quindi non si possono usare le cellule
embrionali per generare altre stirpi cellulari.
Per la verità questa tesi è attualmente la più diffusa tra la popolazione. Dal mio
punto di vista, la forza della proposta è che si basa su modelli scientifici validi in un
momento della scienza in cui tutti, pervasi di una cultura della vita, abbiamo paura di
distruggere sia gli elementi biologici in grado di dare origine ad un essere umano sia un
essere umano. Tuttavia, la validità scientifica degli argomenti su cui si fondava il
presupposto della potenzialità informativa dell’embrione appare di giorno in giorno più
ridotta.
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