La cellula staminale. Una cellula in grado di autorinnovarsi e di differenziarsi. Viene mantenuta la riserva

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1 La cellula staminale Una cellula in grado di autorinnovarsi e di differenziarsi Viene mantenuta la riserva

2 Cellule staminali Malattie fino ad oggi incurabili, per le quali si può prospettare un terapia con cellule staminali: Sclerosi laterale amiotrofica (ALS), morbo di Parkinson, morbo di Altzheimer Infarto miocardico Cirrosi epatica Diabete sla.

3 Cellule staminali In base all origine vengono classificate in Embrionali (ESC) Somatiche Adulte (ASC)

4 Cellule staminali dell adulto Presenti soprattutto nei tessuti a ricambio fisiologico: epiteli e sangue Trovate anche in altri tessuti a ricambio limitato: muscolo scheletrico (cellule satelliti) Recentemente evidenziate, anche se molto limitatamente, in tessuti una volta considerati perenni : nervoso e miocardio

5 Cellule staminali dell adulto Tessuti diversi ne contengono livelli diversi Queste cellule staminali hanno generalmente una potenzialità limitata al tipo cellulare maturo che compone il tessuto/organo il microambiente (nicchia) dà indicazioni sul destino della cellula staminale

6 L utilizzo delle cellule staminali derivate dai tessuti negli individui adulti ha due limiti: 1. la difficoltà di isolamento, seguente espansione e mantenimento in laboratorio nello stato indifferenziato 2. una volta isolate, la difficoltà di indurne la differenziazione in molti tessuti diversi da quello dal quale sono state estratte. Invece per quanto riguarda il trapianto di cellule dal cordone ombelicale, si riduce così il rischio di rigetto di trapianto, rispetto a quello compiuto con cellule staminali prelevate da midollo.

7 Cellule mesenchimali staminali (MSC) riparano il cuore infartuato Sussman, Nature 5 aprile 2001

8 Fecondazione dell Ovocita

9 Cellule staminali embrionali

10 Differenziamento delle cellule staminali

11 Cellule staminali embrionali vantaggi Ottenibili più facilmente Più attive e veloci rispetto le adulte Totipotenti (possono creare qualsiasi tessuto)

12 Cellule staminali embrionali problematiche Poco controllabili; potrebbero diventare tumorali Qualora dovessero essere trapiantate, potrebbero essere rigettate, perché non compatibili con il ricevente

13 Da dove provengono gli embrioni umani? 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. In tutta l'unione Europea ci sono, attualmente, almeno embrioni "di riserva" conservati in specifici congelatori. Se la FIVET ha invece successo, la coppia può decidere se donare gli embrioni inutilizzati a fini di ricerca oppure eliminarli.

14 Clonazione riproduttiva Cumulina con al madre nutrice, la pecora Dolly, gatto, cane,.. Nature, 23 luglio 1998

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16 Cos'é la clonazione? La parola "clone" deriva dal greco κλων, che significa germoglio o ramoscello In biologia indica la possibilità di duplicare il patrimonio biologico (genetico) di qualsiasi essere vitale con produzione di individui biologicamente uguali si tratta di una forma di riproduzione a-sessuata e a-gamica

17 Questioni aperte Di ordine tecnico: La bassa efficienza (vedi Dolly: 1 nascita su 29 embrioni trasferiti in utero su 277 fusioni) Le patologie riscontrate negli organismi clonati Di ordine etico: in riferimento all uomo e ad altre specie viventi

18 Clonazione terapeutica procedimento che prevede la generazione di cellule staminali pluripotenti derivate dal paziente, la loro espansione in coltura, differenziazione nell istotipo necessario e trapianto. prevede il trasferimento del nucleo di una cellula somatica matura in un oocita

19 Terapia con cellule staminali umane

20 CLONAZIONE PER TRAPIANTO NUCLEARE il materiale di partenza sono degli ovociti, dai quali vengono aspirati con un ago il globulo polare ed i cromosomi (gli ovociti vengono enucleati), così che vi rimanga solo il citoplasma. Dopo di che avviene la sostituzione (trapianto nucleare) con il nucleo di una cellula somatica di un paziente; Questa tecnica è stata studiata ed utilizzata per la clonazione della pecora Dolly. La produzione di cellule staminali mediante questa tecnica rende necessaria la formazione di un embrione il cui sviluppo viene arrestato allo stadio di blastocisti; non si tratta quindi dello sviluppo completo di un embrione dal quale poi si preleverebbero tessuti o organi di ricambio. La tecnica del trasferimento nucleare potrebbe essere impiegata in un programma terapeutico al fine di costituire una fonte adeguata di rifornimento cellulare al paziente. L impiego di questa tecnica delinea la possibilità di avere a disposizione linee cellulari pluripotenti direttamente dalle cellule trapiantate dai pazienti, evitando il passaggio della formazione di un embrione mediante una sorta di autotrapianto ; al momento però lo stato delle conoscenze non permette l attuazione di quest ultima opzione. Il trapianto nucleare somatico appena spiegato viene detto clonazione terapeutica, che si differenzia da quella riproduttiva che dà invece origine ad un intero organismo.

21 Trasferimento nucleare secondo il Rapporto Dulbecco 1 2 rimozione del nucleo aploide oocita umano NON fecondato o altre forme di citoplasto artificiale 3 4 isolamento del nucleo diploide da cellule somatiche del paziente 5 sviluppo in vitro trasferimento nucleare 6 derivazione di cellule embrionali staminali umane Non richiede la formazione dell embrione umano, ma prevede il passaggio diretto di cellule staminali o tessuto specifiche

22 Risoluzione maggioritaria della Commissione Dulbecco Diciotto membri della Commissione hanno fissato l attenzione sul fatto che anche in Italia esiste un elevato numero di embrioni soprannumerari La scelta di destinare una parte di questi embrioni a ricerche dalle quali possono derivare notevoli benefici per l'umanità non comporta una concezione strumentale dell embrione, né costituisce un atto di mancanza di rispetto nei confronti della vita umana A fronte dell'inevitabile destino riservato a una parte degli embrioni crioconservati e non più impiantabili, la Commissione ritiene che la bilancia penda a favore della destinazione di tali embrioni agli scopi di una ricerca suscettibile di salvare la vita di milioni di esseri umani Sul piano dei principi, tale soluzione trova sostegno nel principio di beneficialità. In forza di ciò, tale soluzione dà corpo alla nostra responsabilità verso le prossime generazioni, alle quali indubbiamente ridonderanno i benefici degli sforzi che oggi facciamo nella lotta contro le malattie e la sofferenza.

23 Risoluzione minoritaria della Commissione (Card. Ersilio Tonini, Adriano Bompiani, Bruno Dallapiccola, Domenico Di Virgilio, Enrico Garaci, Luigi Lorenzetti, Girolamo Sirchia) L'embrione è un essere umano con potenzialità di sviluppo (e non un essere umano potenziale) l'embrione, come ogni essere umano, ha diritto alla vita L'embrione va rispettato come persona Le argomentazioni che proibiscono moralmente di creare embrioni per la sperimentazione, valgono anche per la proibizione dell'utilizzo di quelli già esistenti. Nell'un caso come nell'altro, infatti, compare il mancato riconoscimento dell'embrione come soggetto umano e, quindi, la sua possibile strumentalizzazione, almeno nella prima fase della sua esistenza.

24 Prospettive future: terapia genica Le cellule staminali sono in grado di accettare e tollerare, molto meglio di cellule mature, geni introdotti dall esterno con tecniche d'ingegneria genetica, mirate a correggere l effetto patologico di geni difettosi o mutati Un singolo trasferimento di gene in una cellula staminale renderebbe infatti disponibili cellule del sangue, della pelle, del fegato, e perfino del cervello corrette

25 TERAPIA GENICA

26 Definizione di terapia genica Insieme di procedimenti atti a curare o alleviare una malattia modificando geneticamente le cellule dei pazienti. IN VIVO EX VIVO Il materiale è trasferito nelle cellule direttamente nel paziente Le cellule sono prelevate per inserirvi in vitro il materiale genetico e poi reintrodotto nel paziente Le principali classi di malattie che possono essere trattate con la terapia genica comprendono: le malattie infettive; i tumori (attivazione di un oncogene o inattivazione di un gene oncosoppressore o di un gene preposto all apoptosi); le malattie ereditarie; le malattie del S.I. (allergie, infiammazioni e malattie autoimmuni). A seconda del tipo di patogenesi si possono prendere in considerazione strategie differenti di terapia genica.

27 TRASFERIMENTO GENICO IN VIVO I geni clonati sono trasferiti direttamente nei tessuti del paziente. Rappresenta l unica alternativa per tessuti in cui le cellule non possono essere coltivate in vitro in numero sufficiente (cellule cerebrali) e/o non possono essere reimpiantate nel paziente. Uso di liposomi e vettori virali. Impianto di cellule produttrici del vettore (VPC), infettate in vitro con un retrovirus ricombinante, in modo che le cellule VPC trasferiscano il gene alle cellule circostanti. Si richiede il trasferimento di un gene clonato in cellule patologiche, spesso si tratta di un minigene prodotto artificialmente con una sequenza di cdna unita ad una sequenza di regolazione che induce elevati livelli di espressione Efficiente sistema di trasferimento con cellule staminali (piccola popolazione di precursori indifferenziati da cui derivano le cellule mature differenziate di ciascun tessuto). Le cellule staminali non solo producono cellule del tessuto maturo, ma hanno la capacità di rinnovarsi a dare una popolazione immortale di cellule.

28 Terapia genica in vivo ed ex vivo

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31 TS 32* TS 35 TS 39 TS 33* TS 34 TS 44* Lactobacillus curvatus ATCC TS 43 TS 36* TS 47* TS 53* TS 49* Lactobacillus parac. paracasei LMG Lactobacillus parac. tolerans LMG 9191 S 22* Lactobacillus plantarum ATCC TS 48* TS 31* TS 38* S 19 TS 50 S 24* S 25 TS 52* TS 45 CR 12 CR 17 TS 46* S 28 S 21 S 20 CR 3 CR 4 TS 37* TS 40* TS 41 S 30 CR 11 CR 14 CR 1* CR 5 Lactobacillus sakei ATCC S 18* S 27 S 26 CR 16 CR 9* CR 10 CR 6 CR 7 CR 8 CR 2 S 23 S 29 TS 51* CR 15 CR 13* TS 42*