«Vita, morte e miracoli
della cellula staminale»
Prof.ssa Gabriella Vannelli
Sezione di Anatomia Umana e Istologia
Dipartimento di Medicina Sperimentale e Clinica
Firenze, 13 marzo 2015
Il lungo e affascinante viaggio della ricerca
sulle cellule staminali
“CELLULA STAMINALE”
cellula immatura, che possiede la
capacità di esteso o illimitato autorinnovamento (cioè di generare cellule
sostanzialmente identiche a se stessa)
combinata con la capacità di generare
una progenie di cellule differenziate
con diverse specializzazioni e
competenze funzionali
I PRINCIPI DI STAMINALITA’
Capacità di autorinnovamento
Capacità di generare una cellula figlia
diversa da se stessa e capace di
differenziare
SIMMETRIA/ASIMMETRIA
Potenzialità
TOTI-PLURI-MULTI-UNI
POTENTE
Stretta dipendenza dal microambiente
NICCHIA
I PRINCIPI DI STAMINALITA’
Capacità di autoriprodursi
Capacità di generare una cellula figlia
diversa da se stessa e capace di
differenziare
DIVISIONE CELLULARE SIMMETRICA E ASIMMETRICA
autorinnovamento
differenziazione
Selfrenewal
divisione simmetrica
divisione asimmetrica
I PRINCIPI DI STAMINALITA’
Potenzialità
I PRINCIPI DI STAMINALITA’
Potenzialità
fecondazione
TOTIPOTENZA
zigote
Stadio a 8
cellule
questa cellula può
formare embrione e
annessi embrionari
feto umano di 8 settimane
PLURIPOTENZA
morula
blastocisti
questa cellula può
formare solo
l’embrione (tutti i tipi
cellulari dell’embrione)
Cellule
staminali
embrionali
embrione umano di 6 settimane
I PRINCIPI DI STAMINALITA’
da blastocisti a gastrula
III settimana
Potenzialità
foglietti embrionali
feto umano di 9 settimane
I PRINCIPI DI STAMINALITA’
Potenzialità
CORDONE OMBELICALE
FETO
INDIVIDUO ADULTO
MULTIPOTENZA
cellule
staminali
ematopietiche
cellule del
sangue
cellule
staminali
neurali
cellule del
tessuto
nervoso
cellule
staminali
mesenchimali
Tessuto
connettivo, ossa,
cartilagini, cellule
adipose
Cellule staminali adulte o
tessuto-specifiche
possono differenziarsi in
diversi tipi di cellule
specializzate di un solo
tessuto
I PRINCIPI DI STAMINALITA’
Potenzialità
EPIDERMIDE
INTESTINO
UNIPOTENZA
compartimento germinale
cheratinociti
Cellule staminali adulte o
tessuto-specifiche
possono differenziarsi in un
unico tipo di cellula
specializzata
enterociti
I PRINCIPI DI STAMINALITA’
NICCHIA
Le cellule staminali si trovano in
microambienti denominati
nicchie caratterizzate da una
complessa rete di segnali
biochimici, che, in presenza di
citochine e/o fattori di
trascrizione, interazioni cellulacellula e cellula-matrice ne
modulano la proliferazione e ne
indirizzano il differenziamento
Le nicchie staminali
cornea
cervello
cuore
pelle
intestino
fegato
muscoli
midollo
osseo
Stem Cell Research (2014) 13, 631–646
Nicchie staminali del tessuto nervoso
hippocampus
Subgranular zone of the
dentate gyrus in the hippocampus
CELL 132,645 2008
Nicchie staminali del tessuto nervoso
Nicchia
sottoventricolare
Nicchia del giro
dentato
B
C
G
A CHE COSA SERVONO LE CELLULE STAMINALI?
Costruire e Mantenere l’integrità strutturale
e funzionale degli organi
adulto
21 anni
A life story…
10 anni
5 anni
3 anni
1 anno
SVILUPPO EMBRIONALE
IV settimana
26-28 gg
8 settimane
8 settimane
SVILUPPO EMBRIONALE
abbozzo arto
superiore
archi faringei
piastra digitale (mano)
prominenza
cardiaca
26-28 gg
raggi digitali
42-44 gg
pollice
45-48 gg
49-56 gg
SVILUPPO EMBRIONALE
IV settimana
SVILUPPO EMBRIONALE
PRATICA CLINICA E SPERIMENTAZIONE
Grandi aspettative per malattie al momento incurabili
REALTA’ CLINICA
Trapianto di cellule staminali ematopoietiche
Trapianto di cellule staminali isolate da alcuni epiteli
Tessuto cutaneo
Cornea
STUDI PRECLINICI (NELL’ANIMALE)
PROTOCOLLI CLINICI SPERIMENTALI IN STUDIO
Cuore
Muscolo scheletrico
Pancreas
Sistema Nervoso
Le cellule staminali
ematopoietiche isolate
da midollo osseo,
offrono una possibilità
di cura,
spesso l’unica, per
pazienti con gravi
malattie del sangue
come le leucemie, in
particolare quelle
infantili, varie forme di
tumori
e talassemia.
Le cellule
staminali
epiteliali derivanti
da piccole
biopsie della
cute sana del
paziente sono in
grado di far
crescere in
laboratorio
nuova pelle
trapiantabile su
pazienti
ustionati gravi
Le cellule
staminali corneali
prelevate dal
limbus sono in
grado di
ricostruire una
cornea
funzionante in
pazienti con
cornea
gravemente
danneggiata
PRATICA CLINICA E SPERIMENTAZIONE
Grandi aspettative per malattie al momento incurabili
REALTA’ CLINICA
Trapianto di cellule staminali ematopoietiche
Trapianto di cellule staminali isolate da alcuni epiteli
Tessuto cutaneo
Cornea
STUDI PRECLINICI (NELL’ANIMALE)
PROTOCOLLI CLINICI SPERIMENTALI IN STUDIO
Cuore
Muscolo scheletrico
Pancreas
Sistema Nervoso
HD basal ganglia
basal ganglia
Primo anno
Secondo anno
Sesto anno
GRAZIE !
