Scienza A*va – 13 novembre 2013 Formazione docen7 Le Cellule Staminali Luca Bonfanti
University of Turin
NICO
Neuroscience Institute Cavalieri Ottolenghi
Mondi paralleli nella galassia delle cellule staminali (comunicazione scien-fica e distorsione della realtà) Trial clinici aper7 che coinvolgono l’uso di cellule staminali per traCare disordini neurologici (aggiornato al 2012) Donegà et al., 2013 – Neural Stem Cells: new perspec7ves L. Bonfan7 Editor, 2013 Il sistema nervoso dei mammiferi non ripara e non rigenera Complessità archite7urale del sistema nervoso Pelle, sangue, osso Numero di elementi:
• 10-100 miliardi di neuroni
• più di 100 miliardi di cellule gliali
• un neurone riceve 5.000-150.000 sinapsi
Organizzazione non modulare:
• intreccio di prolungamenti
• sinapsi diverse secondo la posizione
• più di 40 neurotrasmettitori
• diversi tipi di neuroni
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NNO
Complessità archite7urale del sistema nervoso Numero di elementi:
• 10-100 miliardi di neuroni
• più di 100 miliardi di cellule gliali
• un neurone riceve 5.000-150.000 sinapsi
Organizzazione non modulare:
• intreccio di prolungamenti
• sinapsi diverse secondo la posizione
• più di 40 neurotrasmettitori
• diversi tipi di neuroni
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La rigenerazione nel sistema nervoso sarebbe stata abbandonata nel corso dell’evoluzione 25 anni 60 anni 90 anni ? Evoluzione biologica Evoluzione culturale …eppure i neuroni possono vivere a lungo RaCo RaCo Topo RaCo (36 mesi) …e nel cervello ci sono cellule staminali Bonfan@ et al. Neuroscience 1992 Ippocampo Ventricolo laterale Cellule staminali neurali
Neurogenesi adulta
Zone neurogeniche Nicchia staminale neurale
a Se me*amo i topi in gabbie con diversi “ambien7” Ambiente normale (senza s7moli) b Ruota per a*vità fisica c Ambiente arricchito Ecco cosa succede nell’ippocampo Topo normale Topo corridore La neurogenesi è aumentata nell’ippocampo dei topi corridori L’ambiente arricchito aumenta la neurogenesi A*vità motoria A*vità intelleCuale Stress Cellule staminali Invecchiamento Traumi Sclerosi mul7pla Ictus Parkinson Hun7ngton Alzheimer 36 milioni nel mondo
1 milione in Italia
In aumento… (80 milioni nel 2060)
Esempio di una terapia a base di staminali che funziona Cornea Nicchia staminale della cornea Pelle
A7. N. Fegato
Cervello
Qual è la funzione della neurogenesi adulta? Canto Comunicazione Riconoscimento partner Segnalazione pericolo Memoria e apprendimento OlfaCo Comunicazione Riconoscimento partner Segnalazione pericolo Ricerca cibo Neurogenesi, staminali e rigenerazione
Diffusa nel SNC Funzioni fisiologiche + rigenerazione Localizzata in 2 aree Solo funzioni fisiologiche Effetto “bystander” “esogeno” di cellule staminali
Cellule staminali neurali inieCate endovena (Nicchie perivascolari a7piche) Cortesia Dr. Stefano Pluchino Traslazione delle osservazioni sperimentali in approcci clinici efficaci Domande urgen7 ancora senza risposta: 1) Fonte ideale di cellule staminali/progenitori 2) Vie ideali di somministrazione 3) Momento ideale di somministrazione 4) Rapporto ideale tra differenziamento e persistenza delle cellule nel tessutro 5) Meccanismi di riparazione (sos@tuzione/bystander) Trial clinici aper7 che coinvolgono l’uso di cellule staminali per traCare disordini neurologici (aggiornato al 2012) Donegà et al., 2013 – Neural Stem Cells: new perspec7ves. L. Bonfan7 Editor, 2013 Il turismo delle staminali 700 cliniche nel mondo Costo medio del traCamento: 20.000 – 40.000 Euro (+ viaggio) Tu7o ciò che ha a che vedere con le staminali è estremamente sfuggente e complesso Stem cells: 116.000.000 risulta@ Cloning: 37.200.000 risulta@ Cell therapy: 66.000.000 risulta@ Come la scienza diventa opinione
Ricercatore Come procede la scienza
(Ente finanziatore) Lavoro di sperimentazione Risultato Congresso scien@fico Rivista scien@fica Peer review Pubblicazione scien7fica (ra@fica “ufficiale”) 1° livello di controllo comunità scien7fica (analisi cri@ca, riproduzione da@ ) Conferma o smen7ta da parte di altri gruppi di ricerca (conferma “reale”) 2° livello di controllo Ricercatore (Ente finanziatore) Come procede la scienza
e come viene comunicata
Lavoro di sperimentazione Risultato Congresso scien@fico Rivista scien@fica Ar@colo di comunicazione sui media Peer review Pubblicazione scien@fica comunità scien7fica Conferma o smen7ta Molta della comunicazione bypassa il controllo Idea (proge7o di ricerca) Ente finanziatore 1 Lavoro di sperimentazione Risulta7 2 Livelli di controllo ‘interni’
della libertà di ricerca
Rivista scien@fica Peer review 3 Pubblicazione scien@fica Politica, Legislazione
Applicazioni (es. Industria) Alterna7ve dalla ricerca di base Progenitori locali parenchimali (cellule endogene) Ng2
Map5
Crociara P, Parolisi R, Conte D, Fumagalli M, Bonfan@ L (2013) PLOS ONE, e63258 vol. 8. Genesi di interneuroni nel cervelletto del coniglio giovane e adulto
BrdUDCX
Doublecortin (DCX)
Pax2DCX
BrdU+
(2 months post-injection)
Pax2: trascription factor
(Marker for cerebellar interneuron precursors of neuroepitheliale origin)
Ponti G., Peretto P., Bonfanti L., 2008, PLoS ONE
Genesi di neuroni nel corpo striato del coniglio adulto
DCXKi67 Luzzati et al., 2006, J Neurosci
NEURONI IMMATURI (non neogenera7) Neuroni cor7cali dello strato II Topo Coniglio GaCo Bonfan7 and Nacher 2012 Prog. Neurobiol. SISTEMI di CELLULE DCX+ NEL CERVELLO DELLA PECORA Corteccia Corpo calloso Stream anteriore del corpo calloso (sACC) Capsula esterna Neuroni dello strato II cor-cale (CLIIN) Formazione capsulare (FC) Piumab e Bonfan@, in preparazione Effetto “bystander” “endogeno” di cellule staminali/progenitori
Neurogenesi reattiva
Gliogenesi reattiva
Per curare le mala*e neurodegenera7ve con le cellule staminali è necessario ancora inves7re molto nella ricerca di base Neuroscience Institute Cavalieri Ottolenghi
Al NICO lavorano 8 gruppi di ricerca dell’Università di Torino
L’attività di ricerca dell’istituto è dedicata a indagare
la struttura e la funzione normale del sistema nervoso,
i processi patologici e degenerativi e i meccanismi di riparazione.
