CELLULE STAMINALI

CELLULE STAMINALI
13-03-14
Cos’è una cellula staminale? Cellula primi3va, non matura PROPRIETÀ: •  generare cellule diﬀerenziate; •  autorigenerarsi (self-‐renew). “Stammzelle” – Ernst Haeckel (1968) Disegna alberi ﬁlogene3ci dell’evoluzione gli “Stammbäume” “Stammzelle” è l’antenato unicellulare che dà origine a tuYe le cellule dell’organismo Stamen, staminis (Lat); String (Engl); Ordito, ﬁlo (Ita) Cellule staminali – storia 525 – 456 a.C inzi 1700 1768 Eschilo “Prometeo Incatenato” Trembley idra Spallanzani Prodromo di un'opera da imprimersi sulle riproduzioni animali 1838-‐39 Schleider e Schawann “TEORIA CELLULARE” Cellule staminali – storia 1900 – Cellula che si autorigenera nei tessu3 che si autorigenerano; 1908 – Maksimov: propone il termine cellula staminale e suggerisce l’esistenza di cellule staminali ematopoie3che; 1963 – Till e McCulloch: scoprono l’esistenza delle cellule staminali ematopoie3che nel midollo osseo del topo; 1968 – primo trapianto di midollo osseo tra gemelli aﬀe] da SCID; 1981 – Evans: iden3ﬁca le cellule staminali embrionali ndl topo; 1997 – Wilmut: Dolly the Sheep (trasferimento nucleare); 1998 – Thomson e Gearhart: cellule staminali embrionali umane, le fanno crescere in laboratorio; 1999 – Cellule staminali dell’adulto; 2006 – Yamanaka: cellule staminali pluripoten3 indoYe Cellule staminali – classiﬁcazione Cellule staminali Cellule staminali – potenzialità ToM-‐, Pluri-‐, MulM-‐, Uni-‐potenza ToMpotenza: abilità di una singola cellula di dividersi e produrre tuYe le cellule diﬀerenziate di un organismo. Nei mammiferi: dallo zigote allo stadio embronale di 4 cellule; Pluripotenza: abilità di una cellula di diﬀerenziare in uno dei tre foglie] germina3vi: endoderma, mesoderma o ectoderma. Una singola cellula non può dare origine ad un animale adulto. Nei mammiferi: inner cell mass della blastocis3; MulMpotenza: abilità di una cellula di diﬀerenziare in un limitato numero di cellule, generalmente appartenen3 allo stesso foglieYo germina3vo. Nei mammifer: adult stem cells (progenitori) presen3 in alcuni tessu3 sono mul3poten3; Unipotency: abilità delle cellule di diﬀerenziare in una singola cellula. Nei mammiferi: adult stem cells presen3 in alcuni tessu3 sono unipoten3. Cellule staminali – potenzialità ToM-‐, Pluri-‐, MulM-‐, Uni-‐potenza Cellule ES – diﬀerenziamento in vitro (© 2006 Terese Winslow) Cellule ES – diﬀerenziamento in vivo teratomi (trapianto nel topo) chimera (inoculo nella blastocis3) Cellule ES – diﬀerenziamento in vivo (Developmental Biology, S. Gilbert) Cellule ES – potenzialità in medicina (© 2006 Terese Winslow) Cellule ES – problema3che “Per oYenere le cellule staminali bisogna distruggere l’embrione e una parte della società considera il ricercatore come un assassino. Un’altra parte della società non considera la blastocis3 una persona, ma come un insieme di 200 cellule (in vitro) in sovrannumero” Elena CaYaneo, oYobre 2013 (Europa: 100.000 embrioni “di riserva” congela3 provenien3 da FIVET) Germania illegale Gran Bretagna legale, ma le leggi in materia sono rigorose Italia illegale Israele
legale USA Bush: illegale (cellule derivate prima del 9.08.2001) Obama: prima sperimentazione clinica con ES umane (Execu3ve Order 13505 -‐ Removing Barriers to Responsible Scien3ﬁc Research Involving Human Stem Cells -‐ March 9, 2009) hYp://aulascienze.scuola.zanichelli.it/interviste/2013/10/08/staminali-‐embrionali-‐tra-‐e3ca-‐e-‐legge-‐intervista-‐a-‐elena-‐caYaneo/ hYp://www.eurostemcell.org/ﬁlms/a-‐stem-‐cell-‐story/Italian Cellule Staminali del Cordone Ombelicale (UCB) Le UCB sono fonte di: cellule staminali emopoie3che progenitori endoteliali progenitori mesenchimali cellule staminali pluri/mul3poten3 Vantaggi: quan3tà immaturità immunologica criopreservazione e banking (Van de Ven et al., 2007) Cellule Staminali Adulte 7 gennaio 2007 – Paolo De Coppi et al., annunciano di aver scoperto cellule staminali nel liquido amnio3co Cellule Staminali Adulte Le cellule staminali adulte sono presen3 in alcuni organi del nostro corpo Sono in grado di rigenerare i tessu3 dove risiedono Cellule Staminali Adulte Michele De Luca is currently coordina3ng the ﬁrst (successful) ex-‐vivo epithelial stem cell-‐mediated gene therapy clinical trial for the gene therapy of junc3onal epidermolysis bullosa, a serious gene3c skin disease. hYp://www.eurostemcell.org/biography/michele-‐de-‐luca Cellule ES vs Cellule Staminali Adulte Cellule ES Cellule Staminali Adulte PluripotenM MulMpotenM o unipotenM In vivo: popolazione transiente all’interno della blastocis3. La capacità di auto-‐
rinnovamento è limitata nel tempo In vivo: risiedono nelle nicchie negli organi degli adul3. In vitro: la capacità di auto-‐
rinnovamento può essere mantenuto indeﬁni3vamente. In vitro: non tuYe le cellule staminali adulte possono essere mantenute in coltura. Cellule pluripoten3 indoYe (iPS) Il team di Yamanaka produce per la prima volta nel 2006 a par3re da cellule di topo Nel 2007 vengono derivate da cellule umane Shinya Yamanaka, premio Nobel 2012 Cellule pluripoten3 indoYe (iPS) Oct4 : transcrip3on factor Nanog: transcrip3on factor Sox2: transcrip3on factor c-‐Myc: transcrip3on factor /
proto-‐oncogene Klf-‐4: transcrip3on factor Cellule pluripoten3 indoYe (iPS) Milestones nella storia delle iPSC Agosto 2006: iPSC vengono generate dal team Yamanaka; Giugno 2007: iPSC vengono prodoYe a par3re da ﬁbroblas3 murini (vengono prodo] topi chimerici); Agosto 2008: iPSC generate da una donna di 82 anni aﬀeYa da sclerosi laterale amiotroﬁca vengono diﬀerenziate in motoneuroni; Febbraio 2009: iPSC vengono generate usando un solo faYore Oct4 iPSC Come nasce un fegato nuovo hYp://www.lescienze.it/news/2013/07/04/video/
staminali_pluripoten3_per_fegato_umano-‐1725694/1/ iPSC iPSC STAP cells Nature, 2014 “acquisizione di pluripotenza innescata dallo s3molo” (s6mulus-‐triggered acquisi6on of pluripotency, STAP). STAP cells diﬀerenziazione in vitro diﬀerenziazione in vivo (teratoma forma3on) STAP cells STAP cells CaraYeris3che delle cellule STAP: •  non sono in grado di autoreplicarsi; •  possono essere mantenute in coltura solo per pochi giorni. Trasferendo le cellule STAP nelle stesse condizioni di coltura u3lizzate per le staminali pluripoten3, le STAP iniziano a proliferare, acquisendo caraYeris3che struYurali e marker delle cellule staminali embrionali. Le STAP potrebbero essere simili alle cellule intermedie, riprogrammate in modo incompleto, che si osservano durante la formazione delle iPSC. Le STAP potrebbero avere importan3 implicazioni per la medicina rigenera3va Staminali – cibo in proveYa Nature, 2010 Staminali – cibo in proveYa Nature, 2010 Staminali – cibo in proveYa “I realized this could have much greater impact than any of the medical work I’d been doing over 20 years — in terms of environmental beneﬁts, health beneﬁts, beneﬁts against world starva3on”, Mark Post Staminali – Metodo Stamina Nature, 2014 Stamina says that its technique involves extrac3ng mesenchymal stem cells from a pa3ent’s bone marrow, culturing them so that they turn into nerve cells, and then injec3ng them back into the same pa3ent. But full details of the method have never been revealed, and Vannoni provided the full protocol to the expert commiYee only in August. Staminali – Metodo Stamina Nature, 2014