St S e t m e Ce C l e l l s l

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Tito Luigi Di Matteo
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1 StemCells

2 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

3 Il genoma è identico in tutte le cellule dell organismo, le quali si differenziano per l espressione l selettiva di serie diverse di geni

4 Questa espressione genica selettiva controlla i quattro processi essenziali tramite i quali l embrione l 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

5 Cos è una Stem Cell? E una cellula non specializzata dotata della singolare capacità di trasformarsi in altri tipi di cellule del corpo

6 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

7 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

8 Tipi di Stem Cells A secondo della fonte da cui vengono prelevate, si distinguono in: Embryonic Stem Cells (ESCs) Fetal Stem Cells (FSCs) Umbilical Cord Stem Cells (UCEs) Amniotic Epithelial Cells (AECs) Adult Stem Cells (ASC)

9 Embrional Stem Cells (ESC) Le ESC sono isolate da un gruppo di cellule della massa interna (ICM( ICM) dell embrione embrione

10 Nell embrione, embrione, le singole cellule della massa cellulare interna (IMC) sono inizialmente pluripotenti: : possono dare origine a qualunque parte del corpo adulto

11 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

12 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

13 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 l si differenzierà

14 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 identitl identità di Stem cell o ne permettono il differenziamento

15 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

17 I tessuti fonte di Stem Cells adulte sono: cervello fegato midollo osseo m.scheletrico pelle

18 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

19 Formazione delle cellule del sangue

21 Sviluppo di una stem cell Zigote

22 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

23 Le Stem Cells sono un patrimonio che garantisce il ricambio dei tessuti Le Stem Cells sono guidate nel differenziamento e/o nel restare come sono da fattori chimici, contatto fisico con le cellule vicine

24 Nicchia del midollo osseo Kateri A. et al.

25 Nicchia dell intestino tenue Kateri A. et al.

26 Nicchia del follicolo pilifero Kateri A. et al.

27 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

28 Telomeri I Telomeri rappresentano le estremità dei cromosomi Consistono di molte ripetizioni in tandem di una breve sequenza (GGGTTG)

29 Telomerasi(2)

30 Telomerasi(3) In molte cellule somatiche l attivitl 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 immortalitl immortalità cellulare

32 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

33 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

35 ES cells autologhe M. A. Surami

36 La clonazione è un modo diverso di utilizzare le stem cells per curare determinate malattie

37 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

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