PROMETHEUS. Cellule Staminali: I ricambi della macchina umana

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1 Cellule Staminali: I ricambi della macchina umana The legend of Prometheus suggests the ancient Greeks were aware of the liver s natural regenerative powers. This illustration depicts an eagle feeding on the eternally regenerating liver of Prometheus. PROMETHEUS

2 DEFINIZIONE: Stem = stelo principale in crescita di una pianta. Allo stesso modo ci sono cellule staminali che si dividono solo, nel tempo, e cellule staminali dalle quali si generano staminali che acquisiscono la capacità di differenziarsi in tessuti diversi. TEMPO Cellule muscolari Cellule del sangue Cellule nervose, nervi Stelo principale Fattori di crescita per le cellule

3 DEFINIZIONE: cellula che prolifera e cellula che si differenzia Cellula staminale pluripotente neuroni Cellula staminale totipotente ectodermica mesodermica melanociti epiteliali cellule sangue cellule muscolari endodermica cellule ghiandole, tiroide, pancreas cellule osso cellule di rivestimento, Intestino, vasi ecc.

4 La cellula staminale per eccellenza è la CELLULA STAMINALE EMBRIONALE 2 cellule nodo embrionale: cellule staminali embrionali 8 cellule 4 cellule fecondazione blastocisti impianto ovaio ovulazione

5 La cellula staminale per eccellenza è la CELLULA STAMINALE EMBRIONALE Blastocisti Ectoderma Mesoderma Endoderma Germinali cellule cellule cellule cellule epidermide neuroni melanociti cardiache, muscolari, renali, sangue, muscolari striate lisce tiroide, pancreas, polmoni spermatozoi, uova

6 nervose fibroblasti linfocit i emazi e cartilagine muscolari scheletriche osso muscolari lisce occhi o 500 miliardi di miliardi di cellule: 200 tipi di cellule epiteliali

7 Sistema epiteliale muscolare scheletrico nervoso endocrino circolatorio Sistema linfatico respiratorio digerente urinario riproduttivo

8 Cellule staminali embrionali La cellule embrionali umane sono state isolate nel 1998 da un embrione di 5 gg e hanno dimostrato la capacità di differenziarsi in circa 200 tipi di cellule e molti tessuti diversi. Da allora gli scienziati di tutto il mondo stanno coltivando le cellule staminali in laboratorio per cercare di rigenerare in vitro le cellule ed i tessuti dei pazienti. Le pietre miliari della cellula staminale 1960s: la ricerca inizia su una cellula staminale prelevata da tessuto adulto. 1968: le cellule staminali adulte sono utilizzate per il trattamento di un paziente immunodeficiente. 1998: isolamento di cellule staminali embrionali da cui sono derivate linee cellulari stabili attualmente utilizzate in laboratorio. 2001: la cellula staminale embrionale è convertita in cellula del sangue.

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11 Come si ottiene una blastocisti in vitro??? 1. Inseminazione in vitro The government of Britain has given green signal to women in offering their eggs for stem cell and cloning research. Also, they would be entitled to compensation for costs incurred. US$500 for each fertilization cycle 2. Clonaggio della cellula uovo

12 Clonaggio dell uovo La pecora Dolly

13 SONO DECEDUTO MENTRE ASPETTAVO UNA CURA DALLA RICERCA CON LE CELLULE STAMINALI EMBRIONALI. E TU? IO ERO L EMBRIONE

14 "permissive" = various embryonic stem cell derivation techniques including somatic cell nuclear transfer (SCNT), also called research or therapeutic cloning. Countries in this category include the United Kingdom, Belgium, Sweden, Iran, Israel, India, Singapore, China, Japan, South Korea, South Africa, and others. These countries represent a global population of more than 2.7 billion people. "flexible" = derivations from fertility clinic donations only, excluding SCNT, and often under certain restrictions. "Research is permitted only on remaining embryos no longer needed for reproduction. Countries in this category include Australia, Brazil, Canada, France, Spain, The Netherlands, Taiwan and others. These countries represent a global population of more than 700 million people. Restrictive policy or no established policy. Restrictive policies range from outright prohibition of human embryo research to permitting research on imported embryonic stem cell lines only to permitting research on a limited number of previously established stem cell lines.

15 Cellule staminali adulte Esistono le cellule staminali nell adulto? Sì, altrimenti non sarebbe possibile rigenerare i nostri tessuti. EPITELI Cellula staminale totipotente Cellula staminale pluripotente Cellula staminale pluripotente CERVELLO MIDOLLO OSSEO SANGUE Cellula staminale pluripotente GHIANDOLE APPARATO DIGERENTE

16 Cellule staminali adulte Esistono le cellule staminali nell adulto? Sì, altrimenti non sarebbe possibile rigenerare i nostri tessuti. Ad esempio epiteli epidermide derma tessuto sottocutaneo grass o Follicolo pilifero ghiandola EPITELI

17 Cellule staminali adulte Esistono le cellule staminali nell adulto? Sì, altrimenti non sarebbe possibile rigenerare i nostri tessuti. Ad esempio cervello CERVELLO ippocampo

18 Cellule staminali adulte Il midollo osseo contiene cellule staminali pluripotenti della linea ematopoietica MIDOLLO OSSEO

19 Cellule staminali adulte Esistono le cellule staminali nell adulto? Sì, altrimenti non sarebbe possibile rigenerare i nostri tessuti.

20 Cellule staminali adulte Da sangue

21 Cellule staminali adulte Da cordone ombelicale

22 Cellule staminali adulte Da cordone ombelicale

23 Cellule staminali adulte Da midollo osseo plasticità new

24 For more than 30 years, bone marrow stem cells have been used to treat cancer patients with conditions like leukemia and lymphoma. During chemotherapy, most of the leukemia cells are killed as are the bone marrow stem cells needed as a patient recovers. However, if stem cells are removed before chemotherapy, and then re-injected after treatment is completed, the stem cells in the bone marrow are able to produce large amounts of red and white blood cells, to keep the body healthy and to help fight infections. Cellule staminali: applicazioni

25 Cellule staminali: applicazioni Ricostruzione di tessuto infartuato

26 Cellule staminali: applicazioni Obiettivi in essere: cura di malattie neurodegenerative Parkinson e Alzheimer CERVELLO ippocampo

27 Obiettivi in essere: cura di malattie neurodegenerative The adult human brain contains about 11 billion cells called neurons and each neuron may have up to 10,000 connections with other neurons called synapses.

28 Obiettivi in essere: cura di malattie neurodegenerative Il numero di neuroni è fisso dalla nascita e non può più aumentare ma solo diminuire

29 Obiettivi in essere: cura di malattie neurodegenerative

30 Obiettivi in essere: cura di malattie neurodegenerative EPITELI Parkinson e Alzheimer CERVELLO

31 Cellule staminali: applicazioni Fattori di crescita Derivate da stem cells epiteliali

32 Cellule staminali: applicazioni

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34 Cellule staminali: applicazioni

35 Cellule staminali adulte: applicazioni Terapia genica Cellule staminali vettor e ES Cellule staminali adulte diff. in vitro

36 Cellule staminali: applicazioni

37 Cellule staminali: applicazioni Rigenerazione dei tessuti, della cornea

38 Cellule staminali: applicazioni Hydrogels are a new generation of matrix materials currently being tested for cartilage and bone regeneration. The method is based on polymers that can house progenitor cells and growth factors, and then be injected into the repair site, thus avoiding surgical intervention. An external light source is used to trigger "photopolymerization" of the injected liquid so that a solid structure is established to support the repair process. An NIDCR grantee is currently looking at this approach for repairing craniofacial structures and treating dental defects, like poor bonding between teeth and under-lying jawbone.

39 Cellule staminali: applicazioni

40 Grazie cellule staminali

41 Ringraziamenti Prof. Mauro Savriè Dott. Giovanni Di Domenico Prof. Pietro Dalpiaz