Conoscenze Pregresse: Le Cellule Staminali. Liceo Scientifico Marco Vitruvio Pollione Classe 3 P Scienze Applicate Avezzano (AQ)

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1 Conoscenze Pregresse: Le Cellule Staminali Liceo Scientifico Marco Vitruvio Pollione Classe 3 P Scienze Applicate Avezzano (AQ)

2 Le Cellule Staminali in generale Cosa significa staminale? Il termine staminale ha due accezioni, a seconda che si consideri la sua origine dal greco (stamìs) o dal latino (stamen). Nel mondo ellenico questo termine veniva utilizzato in ambito navale e designava il montante della nave; per i latini invece staminale indicava il filo dell ordito che compone il tessuto. In entrambi i casi il termine si riferisce ad un elemento strutturale fondamentale, senza il quale sarebbe persa la tenuta o la trama dell intera struttura. Nella lingua inglese, ossia nel ramo linguistico indoeuropeo, la parola staminale (tradotta con il termine stem) significa invece ceppo, germoglio o radice. Che cosa sono le cellule staminali? Le staminali possono essere considerate le madri di tutte le cellule: la loro caratteristica principale è infatti quella di essere cellule indifferenziate, cioè prive di una funzione ben precisa e quindi potenzialmente in grado di trasformarsi in uno qualunque degli oltre 200 tipi di cellule presenti nel nostro organismo. L altra caratteristica che le distingue è l elevata capacità di replicazione, per cui da una singola cellula staminale madre si possono ottenere un grande numero di cellule figlie, che possono essere ancora allo stato di staminali oppure possono gradualmente assumere le caratteristiche di un determinato tessuto od organo. Le cellule staminali sono cellule il cui destino non è ancora "deciso", cioè per trasformarsi in una determinata direzione debbono essere istruite, vale a dire essere sottoposte a determinate condizioni o stimoli.

3 Da dove provengono gli embrioni umani? In tutta l'unione Europea ci sono, attualmente, almeno embrioni "di riserva" conservati in specifici congelatori. Questi embrioni vengono creati durante la fase di routine delle cure contro la sterilità (FIVET). Un solo ciclo di trattamento di FIVET comprende la fecondazione simultanea di più ovuli. In seguito, vari ovuli fecondati vengono reimpiantati nella madre, mentre i rimanenti vengono congelati nell'eventualità in cui il primo tentativo di fecondazione non andasse a buon fine. Tuttavia, non si è mai riusciti a prendere una decisione sul destino degli embrioni congelati. Una seconda fonte di cellule staminali, ancor più polemica, sarebbe la creazione di embrioni unicamente a fini di ricerca o cura. Non è mai esistita alcuna intenzione di impiantarli in una donna. La creazione di un embrione con queste finalità è considerata da molte persone eticamente scorretta. In qualsiasi caso, esistono già milioni di spermatozoi e migliaia di ovuli non fecondati congelati in cliniche di fertilità di tutta Europa. Se quegli spermatozoi fossero utilizzati per fecondare i suddetti ovuli, sarebbe disponibile un numero di embrioni ancora maggiore per ottenere cellule staminali e poter quindi curare alcune malattie. Una fonte di cellule staminali potrebbe essere il midollo osseo di un adulto. Le cellule staminali del midollo osseo degli adulti producono normalmente globuli rossi e cellule del midollo osseo. Fino a poco tempo fa, gli scienziati pensavano che fosse impossibile che le cellule del midollo osseo potessero "tornare indietro nel tempo", potendo quindi reinventarsi per dare origine a tipi di cellule completamente differenti come quelle cerebrali, nervose, intestinali o epiteliali. Il prelievo di cellule staminali da un adulto consenziente non solo sarebbe eticamente accettabile dalla maggior parte delle persone e dei governi, ma migliorerebbe anche la vita di molti pazienti. L'ultima fonte possibile di cellule staminali è il sangue, normalmente eliminato durante il parto, proveniente dal cordone ombelicale. Le imprese si offrono già da ora per raccogliere il sangue della placenta e conservarlo, a pagamento, nell'eventualità in cui il bambino si ammali.

4 Le Cellule Staminali e Tessuti Risale alla fine dell'800 la scoperta di un interessante parallelismo tra i meccanismi che controllano l'insorgere e l'avanzare dei tumori e quelli che regolano la guarigione di una ferita. Cent'anni dopo nella comunità scientifica inizia a farsi strada l'ipotesi che il cancro non sia altro che l'aberrante risposta dei tessuti al continuo tentativo di risanare una ferita che non guarisce. Nei quasi trent'anni passati dalla perspicace intuizione molte analogie tra la riparazione delle ferite, la tumorigenesi e lo sviluppo delle metastasi sono state descritte in dettaglio. Tuttavia, la correlazione molecolare tra questi processi non è ancora oggi del tutto nota e rappresenta una delle più importanti sfide aperte in campo biomedico. La rigenerazione di tessuti e interi organi a partire dalle cellule staminali è una delle frontiere più promettenti della ricerca biomedica : è sulle prospettive che apre questo ambito di ricerca che confida la comunità scientifica per individuare la cura per patologie nelle quali si verifica la morte selettiva di un particolare tipo di cellule, come nel morbo di Parkinson, nelle malattie cardiache e nel diabete.

5 Uno studio pubblicato sulla rivista scientifica Nature Genetics ha messo in evidenza la scoperta di un particolare gene che agisce da collante tra le cellule staminali e le fibre muscolari per mettere in atto il processo di rigenerazione dei tessuti dei muscoli. La squadra di ricerca è composta dall unione degli scienziati della Charite Universitatsmedizin di Berlino in Germania e dalla School of Medicine dell Universita di Leeds in Inghilterra. I ricercatori hanno preso in considerazione diverse famiglie all interno delle quali erano presenti figli che soffrono di una malattia progressiva. Questo male, una forma degenerativa di patologia muscolare, comporta un crescente indebolimento dei muscoli di tutto il corpo fino a costringere i soggetti all uso della sedia a rotelle. Utilizzando tecniche di sequenziamento del DNA di ultima generazione, il team tedesco e inglese ha evidenziato il comportamento delle cellule staminali muscolari. Queste particolari varianti delle staminali sono anche dette cellule satelliti perché rimangono inattive e depositate sulle parti esterne dei muscoli per attivarsi soltanto nel momento in cui un tessuto viene danneggiato. In quel momento tramite un processo di fusione con la fibra muscolare viene innescato il processo di divisione e rigenerazione delle cellule. Uno dei protagonisti di questo procedimento è il gene MEGF10, che regola il rapporto tra le staminali e i tessuti fornendo la colla che unisce le due unità. Nei pazienti osservati, portatori della rara malattia, il gene in questione mostrava un difetto che non permetteva al corpo di riparare la lenta degenerazione dei tessuti muscolari. La scoperta apre la possibilità per i ricercatori di utilizzare il genere come marcatore in modo che si possa diagnosticare la malattia attraverso dei test genetici, agire per interrompere il processo di degenerazione e intervenire attraverso cure che possano ridare la piena mobilità ai pazienti.

6 Le Cellule Staminali e Terapie Terapie possibili con le cellule staminali: presente e futuro Le cellule staminali vengono spesso indicate come una straordinaria promessa per la cura di gravi malattie, dal diabete al morbo di Parkinson. Una terapia con le cellule staminali è un intervento medico in cui delle cellule staminali vengono adoperate per riparare un danno. Il danno da riparare può essere circoscritto a un tessuto, a un organo o a un gruppo specifico di cellule (come le cellule del pancreas che producono insulina, nel caso del diabete), o viceversa può riguardare un intera funzione dell organismo (come la difesa immunitaria o la produzione di sangue) Le cellule staminali adulte (come quelle del sangue) sono già usate in clinica da vari decenni. Hanno il vantaggio di poter essere estratte da individui adulti e di essere facilmente controllabili, laddove le staminali embrionali possono facilmente formare tumori o tessuti indesiderati. I loro limiti principali sono la quantità limitata e la scarsa versatilità. Le cellule staminali embrionali hanno grandi potenzialità, in quanto potrebbero essere usate per riparare qualsiasi tipo di danno. Il presente: malattie curate con le cellule staminali Il trapianto di cellule staminali del sangue (o cellule staminali ematopoietiche) è l unica terapia largamente usata che fa uso di staminali. Le cellule staminali del sangue si trovano sia nel sangue che nel midollo osseo. Vengono prelevate dal sangue o dal midollo di una persona e possono essere trasferite in un altro individuo (trapianto allogenico) o nella persona stessa da cui sono state prelevate (trapianto autologo). Il trapianto di cellule staminali ematopoietiche, sia autologo che allogenico, viene usato per curare diversi tipi di leucemia e di linfoma e alcune malattie del sangue sia ereditarie che acquisite.

7 Le cellule staminali della cornea, il tessuto trasparente che copre la parte anteriore dell occhio, vengono usate dal 1997 per rigenerare l epitelio della cornea, che viene trapiantato in pazienti con la cornea danneggiata da malattie, infezioni o traumi. Normalmente le cellule staminali vengono prelevate dall occhio sano: infatti è sufficiente un millimetro di limbus (il confine tra la parte colorata e quella bianca dell occhio) per estrarre cellule staminali in quantità sufficiente da tentare la ricostruzione della cornea. Inoltre i ricercatori hanno dimostrato la capacità delle cellule della pelle di essere trasformate in cellule staminali del cervello con un potenziale terapeutico importante nelle malattie infiammatorie del sistema nervoso come la sclerosi multipla. Lo studio mette in evidenzia come queste cellule della pelle siano in grado di ricostruire i danni alla mielina, tipici della malattia. Il futuro più vicino: malattie che potrebbero essere curate con le staminali Molti malati sono speranzosi di poter usufruire di terapie, in particolare per riparare i danni a carico del cuore e del midollo spinale. Tuttavia le terapie che fanno uso di cellule staminali per malattie cardiache o lesioni spinali sono ancora allo stadio sperimentale, cioè in prova su un numero limitato di pazienti in modo da poterne valutare l efficacia e i rischi. La maggior parte delle sperimentazioni oggi in corso usano cellule staminali adulte ematopoietiche e mesenchimali per trattare pazienti con disfunzioni cardiache, ictus o lesioni spinali. Il futuro più lontano: quali malattie potrebbero essere curate con le cellule staminali? Le malattie che potrebbero beneficiare in futuro di un trapianto di staminali comprendono malattie sia ereditarie che acquisite, che spesso colpiscono la funzionalità dell intero sistema nervoso o muscolare. Anche i pazienti con lesioni spinali dovute a incidenti potrebbero beneficiare di un trapianto di staminali. Prima che le terapie a base di staminali possono essere rese disponibili a tutti coloro che ne hanno bisogno, rimangono da superare grandi ostacoli: la fonte di cellule staminali da usare in terapia, i problemi etici e di sicurezza legati alle cellule staminali embrionali...

8 Le Cellule Staminali: Etica e Legislazione Le posizioni delle religioni monoteiste sono: CRISTIANI CATTOLICI E ORTODOSSI Identificano il momento della fecondazione con la formazione di una nuova persona, per cui ogni sperimentazione condotta sugli embrioni è moralmente illecita. CRISTIANI PROTESTANTI Le diverse chiese hanno posizioni differenti. Metodisti ed Evangelici sono contrari alla sperimentazione sugli embrioni mentre Presbiteriani e Anglicani sono favorevoli. ISLAMICI Fino al 4 mese di sviluppo l embrione non è persona morale per cui è lecita la sperimentazione. EBREI Nei primi 40 giorni di vita l embrione è come acqua per cui è lecita la sperimentazione.

9 Cosa dice la legislatura mondiale? A causa delle accese discussioni tra scienza e etica i vari Paesi hanno adottato legislazioni diverse per quanto riguarda la sperimentazione delle cellule staminali. Su queste decisioni a livello politico influiscono sia il grado di secolarizzazione di uno Stato sia la maggioranza che in quel momento governa. Possiamo dividere fra progressisti e conservatori i due fronti, a livello politico, più o meno propensi all uso di Cellule Staminali. Principali domande legislative riguardo la regolamentazione delle cellule staminali È legale utilizzare embrioni umani nella ricerca medica? E legale utilizzare embrioni esclusivamente nella ricerca medica? E legale utilizzare embrioni umani per produrre cellule staminali? Esiste una legge che vieta la clonazione riproduttiva? La questione italiana La legge permette la conservazione di cordoni ombelicali solo negli enti pubblici. E possibiledonare il cordone del proprio figlio per usi futuri in ambito di cura delle malattie del sangue.tuttavia è presente una legge contraddittoria e per alcuni proibizionista che sancisce il divieto di ricerca sugli embrioni, la legge 40. Tale legge fu sottoposta a referendum abrogativo nel Per tutti e quattro i quesiti, riguardanti uso degli embrioni conservati e clonazione assistita, vinsero i pareri favorevoli (i si). Tuttavia alla consultazione popolare si recò solo il 25% degli aventi diritto al voto. Quindi la legge rimase in vigore per mancato raggiungimento del quorum. Tuttavia la Corte Europea dei Diritti dell Uomo bocciò tale leggi ben due volte. Nel 2012 diede ragione a una coppia italiana contro tale legge e nel 2013 respinse il ricorso del Governo Italiano contro la sentenza dell anno precedente.