Biologia Applicata: S. Beninati
La Clonazione
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La clonazione
• Per clonazione si intende una forma di
riproduzione non mediata da accoppiamento
sessuale.
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Tecniche di clonazione
• La tecnica maggiormente utilizzata è quella
del trasferimento nucleare
• 1. Da una cellula somatica si preleva il
nucleo
• 2. Si trasferisce il nucleo in una cellula uovo
priva di nucleo
• 3. Si stimola l’oocita a crescere
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• 4. La cellula uovo con il nucleo ospite diploide si
divide formando l’embrione
• Dopo lo sviluppo in provetta l’embrione viene
impiantato nell’utero della donatrice dell’ovulo
• La gravidanza indotta conduce ad un individuo
identico a quello che ha fornito il nucleo (pur
persistendo differenze dovute al DNA presente nei
mitocondri della madre)
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IMPRINTING GENOMICO
• E' un fenomeno tipico delle angiosperme e dei mammiferi
che in comune hanno il fatto che l'embrione si sviluppa a
spese della madre. L'imprinting riguarda una piccola serie
di geni collegati alla formazione delle strutture embrionali
ed extraembrionali , che devono svilupparsi in armonia. Le
diverse metilazioni delle regioni regolatrici del DNA fanno
esprimere i geni diversamente e la metilazione inoltre
reprime geni che stimolano l'ipertrofia della placenta
affinchè la madre comunque si salvaguardi ( dovendo
generare altra prole ) . Il DNA di una qualunque cellula
differenziata ha un imprinting che gli dice da che cellula
proviene. Quindi quando preleviamo il nucleo dalla cellula
somatica , ci deve essere una riprogrammazione
cromatinica altrimenti la capacità di espressione del suo
DNA sarà condizionata.
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L’imprinting genomico
• è una forma di controllo dell’attivazione del
genoma diretta da particolari geni che si ereditano
in parte dalla madre e in parte dal padre. In
pratica, alcune porzioni di genoma ereditate dalla
madre e dal padre decidono in maniera esclusiva
quali geni debbano essere attivi nel figlio
mantenendo inattivi gli altri mediante una specie
di guaina di rivestimento che limita l’accesso al
DNA per la sua lettura.
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L’imprinting genomico
• è diventato di recente oggetto di studio di molti laboratori
poiché è stato scoperto un suo coinvolgimento in diversi
stati patologici, tra cui la predisposizione paterna e materna
al diabete. Alcuni geni di origine paterna non
opportunamente resi silenti possono condurre allo sviluppo
di tumori, quali il rabdomiosarcoma, l’osteosarcoma, il
retinoblastoma e il neuroblastoma di Wilms. Inoltre, è stato
dimostrato come anche alla base della leucemia mieloide
cronica dovuta alla generazione di un cromosoma
particolare, chiamato Philadelphia, proveniente dalla
fusione di due cromosomi diversi, il numero 9 e il numero
21, ci sia uno squilibrio nel silenziamento genico.
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Tecniche di clonazione
•
Clonazione della pecora Dolly
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Considerazioni generali
• La clonazione ha dimostrato che una cellula
già differenziata può sdifferenziare e
divenire il componente di un altro tessuto,
come nelle fasi precoci dello sviluppo
embrionale
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Altre considerazioni
• I vantaggi di tale tecnica biologica
sarebbero interessanti per la zootecnia
(produzione di animali selezionati) per
l’ambiente (clonazione di specie in
estinzione), ma anche per la produzione di
animali transgenici.
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Organismi transgenici
• Si intende un organismo nel cui corredo
genetico è stato inserito il gene di un altro
organismo o un gene umano, allo scopo di
fargli acquisire capacità particolari come
reprimere o attivare l’espressione di un
enzima. Questi organismi sono considerati
come OGM (organismi geneticamente
modificati)
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Tipi di clonazione
• La clonazione può essere:
• Terapeutica
• Riproduttiva o replicativa
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Clonazione terapeutica
• Le tecniche per la clonazione terapeutica
sono essenzialmente quattro:
• 1. Tecnica applicata a embrioni congelati
• 2. Trasferimento nucleare (descritto per la Dolly)
• 3. Cellule staminali
• 4. Sdifferenziamento di linfociti (recente)
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Tecnica applicata a embrioni
congelati
• Si preleva una cellula (blastomero) da un
embrione al 5°/6° giorno (stadio a 8/16
cellule) e si fa differenziare verso la cellula
e il tessuto desiderato.
• Si utilizzano embrioni congelati destinati
alla distruzione (tesi americana)
• Oppure embrioni creati ex novo con la
fertilizzazione in vitro (tesi inglese)
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Fecondazione in vitro
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Blastocisti
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Isolamento delle cellule staminali
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Differenziamento delle cellule prelevate
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Utilizzo terapeutico delle cellule staminali
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Trasferimento nucleare
• Tecnica già descritta e utilizzata per la
pecora Dolly.
• Questa tecnica viene denominata “Transfer
Nuclear Staminal Autologhe” o TNSA.
• Una variante è la tecnica “Uomo-animale”
-
nucleo umano inserito in oocita animale.
-
I risultati e la utilità sono discutibili.
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Cellule staminali
• Si raccolgono le cellule staminali
(indifferenziate) dal midollo osseo di un
adulto, ma anche nel sangue placentare e
nel cordone ombelicale e si trapiantano.
• Tecnica utilizzata per forme tumorali come
la leucemia (trapianto di midollo osseo)
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Sdifferenziamento di linfociti
• Si è appena osservato che i linfociti, cellule
della serie bianca del sangue, in presenza di
specifici anticorpi sdifferenziano. Possono
quindi essere utilizzati per formare nuovi
tessuti
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Clonazione riproduttiva
• La clonazione che porta alla formazione di
un individuo intero si definisce replicativa,
poiché crea una copia dell’individuo
donatore del patrimonio genetico.
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Riproduzione sessuale
Il patrimonio genetico deriva dal padre e dalla
madre al 50%
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Riproduzione assessuata o clonazione
Il patrimonio genetico nella clonazione deriva
esclusivamente da uno solo dei due individui ad
eccezione del DNA mitocondriale che deriva solo dalla
madre
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Partenogenesi
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PARTENOGENESI
• Tipo di riproduzione non sessuale in cui l’uovo si sviluppa
senza essere stato fecondato dallo spermatozoo. Si
distinguono vari tipi di partenogenesi in relazione alla
frequenza con cui avviene: accidentale che si verifica in
via eccezionale in specie che normalmente si riproducono
con normale fecondazione dell’uovo facoltativa che
avviene in uova che possono svilupparsi con o senza
fecondazione obbligatoria quando rappresenta l’unico
modo di riproduzione di uova che non possono venire
fecondate per ragioni diverse, sia perché il ciclo prevede
l’alternanza di generazioni a riproduzione sessuata e
asessuata partenogenesi ciclica, sia per motivi di
distribuzione geografica partenogenesi geografica.
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la partenogenesi
• Rispetto al sesso dei discendenti la
partenogenesi viene distinta in
partenogenesi arrenotoca, solo maschi,
partenogenesi deuterotoca, sia maschi che
femmine, partenogenesi telitoca, quasi
esclusivamente femmine.
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Orientamento della comunità scientifica
• La comunità scientifica è nettamente contraria alla
clonazione replicativa
• Due fronti di pensiero esistono per la clonazione
terapeutica
• Il fronte dei laici considera l’embrione persona dal
14° giorno di vita, quindi ammette il sacrificio per
il prelievo delle cellule staminali prima di tale
periodo (Americani e Inglesi)
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• Il fronte cattolico considera l’embrione
come persona fin dal suo concepimento,
quindi è contrario al sacrificio degli
embrioni.
• Tuttavia sono favorevoli all’uso delle
cellule staminali, come indicato dalla terza
via prima esposta (cellule staminali
prelevate dall’adulto)
