Cellule Staminali

Stem Cells
Tutte le cellule di un organismo hanno lo
stesso genoma
(originano tutte dallo zigote)
Le differenze tra i diversi tipi cellulari
dipendono dalle diverse proteine che
li costituiscono
dall’espressione selettiva di specifici
set di geni
Il genoma è identico in tutte le
cellule dell’organismo, le quali si
differenziano per l’espressione
selettiva di serie diverse di geni
Questa espressione genica selettiva controlla i quattro processi essenziali
tramite i quali l’embrione è costruito:
proliferazione cellulare: produzione di molte cellule a partire da una sola
specializzazione cellulare: creazione di cellule con caratteristiche e
posizioni differenti
interazione cellulare: coordinamento del comportamento di una cellula
con quello delle cellule circostanti
movimento cellulare: riarrangiamento delle cellule per formare organi e
tessuti strutturati
Cos’è una Stem Cell?
E’ una cellula non specializzata dotata
della singolare capacità di trasformarsi in
altri tipi di cellule del corpo
Proprietà delle cellule staminali
Non sono terminalmente differenziate
Possono dividersi senza limiti
Alla divisione ogni cellula figlia può rimanere una
staminale o intraprendere la strada del
differenziamento
Si dividono, in genere, con frequenza
relativamente bassa
Sono necessarie ovunque vi sia ricorrente bisogno
di sostituire cellule differenziate che non sono in
grado di dividersi
Sono di diverso tipo
Totipotent Stem Cell
This cells have unlimited capability,
and have the ability to form
extraembryonic membranes and
tissues, the embryo itself, and all
postembryonic tissues and organs.
An example is the zygote
Multipotent Stem Cell
These cells are committed
to give rise nice to cells
that have a specific
function.
An example is blood stem
cells
Pluripotent Stem Cell
These cells are capable of giving
rise to most, but not all, tissues of
an organism.
An example is inner mass cells
Tipi di Stem Cells
A secondo della fonte da cui vengono
prelevate, si distinguono in:
Embryonic Stem Cells ((ESCs)
ESCs)
Fetal Stem Cells ((FSCs)
FSCs)
Umbilical Cord Stem Cells ((UCEs)
UCEs)
Amniotic Epithelial Cells ((AECs)
AECs)
Adult Stem Cells (ASC)
Embrional Stem Cells (ESC)
Le ESC sono
isolate da un
gruppo di cellule
della massa
interna (ICM)
dell’embrione
Nell’embrione, le singole cellule della massa cellulare interna
(IMC) sono inizialmente pluripotenti: possono dare origine a
qualunque parte del corpo adulto
Fetal Stem Cells (FSC)
Sono derivate da aborti
Sono
cellule
Pluripotenti
perché in grado di dare origine
a molti, ma non tutti i tessuti
del corpo
Adult Stem Cells (ASC)
Sono cellule presenti in tutti gli organi
degli adulti
Possono proliferare senza differenziarsi
Possono dare origine a tipi cellulari
maturi con forma caratteristica e
funzioni specializzate
Sono
cellule
Pluripotenti
caratterizzate
dalla
capacità
di
automantenersi
Per mantenere il bilancio
tra popolazione di Stem
cells e popolazione di
cellule differenziate, le
Stem cells hanno il
potenziale di dividersi
asimmetricamente,
producendo due cellule
figlie: una di queste
cellule rimarrà Stem cell
mentre
l’altra
si
differenzierà
Il risultato asimmetrico della
divisione della Stem cell può essere
spiegato dall’orientamento del piano
della loro divisione, cosicchè le due
cellule figlie sono collocate in
differenti microambienti che
specificano l’identità di Stem cell o
ne permettono il differenziamento
Delle cellule generate
durante la divisione
asimmetrica alcune
saranno caratterizzate
da un alto indice
proliferativo altre da
proprietà migratorie
Queste cellule possono
dare origine ad altre
cellule progenitrici
intermedie ed infine, a
molte cellule
differenziate che
costituiscono tessuti e
organi
I tessuti
fonte di Stem
Cells adulte
sono:
cervello
fegato
midollo osseo
m.scheletrico
pelle
Il midollo osseo contiene tre tipi di cellule staminali:
Le cellule staminali ematopoietiche danno origine a 3 classi di cellule sanguigne che si
trovano nella circolazione: leucociti (globuli bianchi), eritrociti (globuli rossi) e trombociti
(piastrine).
Le cellule staminali mesenchimali (contenute nello stroma) si trovano disposte in schiere
attorno al seno centrale del midollo osseo. Sono cellule multipotenti che hanno la
capacità di differenziarsi sia in vivo che in vitro in osteoblasti, condrociti, miociti, e molti
altri tipi di cellule.
Le cellule staminali endoteliali che diventeranno poi cellule endoteliali
Formazione delle cellule del sangue
Sviluppo di una stem cell
Zigote
Stem Cell Niches
Le nicchie di Stem Cells sono microambienti
composti da cellule di supporto e segnali associati
che controllano il rinnovamento e la proliferazione
delle stem cells
Le cellule della nicchia creano un ambiente che
protegge
le stem cells da stimoli di
differenziamento, stimoli apoptotici ed altri stimoli
che potrebbero alterare la riserva di stem cells
Le nicchie contribuiscono anche ad una non
eccessiva produzione di stem cells che potrebbe
condurre al cancro
Le Stem Cells
che garantisce il
sono un
ricambio
patrimonio
dei tessuti
Le Stem Cells sono guidate nel
differenziamento e/o nel restare
come sono da fattori chimici, contatto
fisico con le cellule vicine
Nicchia del midollo osseo
Kateri A. et al.
Nicchia dell’intestino tenue
Kateri A. et al.
Nicchia del follicolo pilifero
Kateri A. et al.
Telomerasi
La Telomerasi è un complesso costituito
dalla trascrittasi inversa, codificata dal gene
TERT (telomerase reverse transcriptase), e
da un RNA stampo TERC (telomerase RNA
component)
Aggiunge ripetizioni telomeriche alle
estremità dei cromosomi prevenendo la
perdita dei telomeri dovuta ai continui cicli
di replicazione
Telomeri
I Telomeri rappresentano le estremità dei
cromosomi
Consistono di molte ripetizioni in tandem di una
breve sequenza (GGGTTG)
Telomerasi(2)
Telomerasi(3)
In molte cellule somatiche l’attività della
telomerasi è diminuita dopo la nascita
cosicchè la lunghezza dei telomeri si
accorcia ad ogni divisione cellulare
Nelle Embrionic stem cells la telomerasi è
attiva, mantiene la lunghezza dei telomeri
e l’immortalità cellulare
Cellule Staminali Embrionali Autologhe
Sono cellule che vengono isolate dopo che
il nucleo di una cellula somatica adulta
viene trasferito in una cellula uovo non
fecondata ma priva del suo nucleo
Questa tecnica è nota come “Clonazione
Terapeutica”
Clonare significa produrre una copia
geneticamente uguale di un individuo
Il nucleo di cellule somatiche del tutto
differenziate può essere
riprogrammato da fattori presenti
nell’ovocita
dando così il via allo sviluppo
embrionale e alla nascita di un nuovo
individuo, copia genomica del donatore
della cellula somatica impiegata per il
trasferimento nucleare
ES cells
autologhe
M. A. Surami
La clonazione è un modo
diverso di utilizzare le stem
cells per curare determinate
malattie
Umbilical Cord Stem Cells
Sono cellule Multipotenti in grado di
dare origine a un solo tipo di tessuto
(es. cellule del sangue)
Sono utilizzate per il trattamento di
terapie ematologiche e per la cura di
leucemie infantili