ANATOMIA UMANA (3 CFU)

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Leone Morini
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1 ANATOMIA UMANA (3 CFU) Maurilio Sampaolesi lesson 1 BIOTECNOLOGIE ( )

2 Introduzione alle cellule staminali: cellule staminali embrionali ed adulte Ciclo cellulare e cellule staminali. Cellule staminali e cellule tumorali. Le cellule staminali ematopoietiche. Cellule staminali nella terapia cellulare. Cellule staminali e migrazione. Vettori virali nella trasduzione delle cellule staminali. I mesoangioblasti, un esempio di cellule staminali associate ai vasi

Cellule Staminali pg 237-246 -ESSENTIAL OF STEM CELL BIOLOGY Edited by

3 TESTI CONSIGLIATI -Le cellule staminali M. Sampaolesi Mulinio ed Enciclopledia Italiana Treccani XXI secolo: : Il corpo e la mente: Cellule Staminali pg ESSENTIAL OF STEM CELL BIOLOGY Edited by Lanza ELSEVIER -HANDBOOK of STEM CELLS Edited by Lanza ELSEVIER -Blog on line: Papers

4 Perchè tanta attenzione nei media?

6 Potenzialità applicative delle cellule staminali Sviluppo di farmaci e test di tossicità Esperimenti per studiare sviluppo e regolazione genica Tessuti e cellule per la terapia Midollo Cellule Cellule Isole del Osseo nervose cardiache Pancreas

7 A Stem cells Progenitor cells Differentiated cells B C Unipotent Multipotent

8 Come possiamo definire le cellule staminali? Staminale Progenitore

9 La pluripotenza delle cellule staminali S S S S D1 D1 P D1 D1 P D2 D3 D1 D4 Unipotente Pluripotente

10 Origine e potenziale differenziativo delle cellule staminali embrionali e adulte Tipo di Origine Differenziamento Differenziamento Cellula Ortodosso Non ortodosso Embrionale Blastocisti Tutti i tessuti Emopoietica Sacco vitellino/agm Sangue Muscolo scheletrico Fegato fetale Macrofagi Fegato ed Epiteli (?) Cordone ombelicale Microglia Neuroni & Glia Midollo osseo Osteoclasti Muscolo cardiaco Mesenchimale Periciti Osteoblasti Muscolo liscio (Midollo osseo) Condroblasti Astrociti Adipociti Muscolo cardiaco, scheletrico? Endoteliale Endotelio Endotelio Periciti, muscolo liscio Muscolo cardiaco Neurale Zona Neuroni Sangue subventriculare Astrociti Muscolo scheletrico Ependima (?) Oligodendrociti Molti tessuti: embrione (?) Epiteliale Epidermide, Cellule epiteliali???? (polarizati) Vie respiratorie differenziate digerenti, uro-genitali

CELLULE STAMINALI: che cosa è cambiato negli ultimi anni? 1.

non si dividono normalmente 2. Le cellule staminali di un tessuto (es.

diversi da quello in cui risiedono (es, muscoli, cuore, cervello,, etc.

11 CELLULE STAMINALI: che cosa è cambiato negli ultimi anni? 1. Le cellule staminali sono state isolate e coltivate da organi le cui cellule non si dividono normalmente 2. Le cellule staminali di un tessuto (es. Midollo osseo) possono dare origine a cellule differenziate di tessuti diversi da quello in cui risiedono (es, muscoli, cuore, cervello,, etc.), ma di recente. Cervello Muscoli Sangue Osso e Cartilagine??? Midollo osseo? X Cuore Epiteli Fegato Vasi

12 Le cellule staminali embrionali derivano dalla blastocisti Le cellule staminali adulte originano dopo la gastrulazione

13 PROIEZIONE FILM STEM CELLS by Austin Smith

14 Le cellule staminali embrionali possono essere cresciute indefinitamente in vitro e, a seconda delle condizioni di coltura, possono generare diversi tipi di cellule differenziate Soprattutto, neuroni, cardiociti, endotelio e cellule del sangue

15 Purtroppo (per noi) dopo la nascita non ci sono più cellule staminali embrionali nel nostro corpo Quindi abbiamo di fronte due prospettive: 1. Utilizzare le cellule staminali adulte 2. Creare in vitro nuove cellule staminali embrionali Nel secondo caso è necessario riprogrammare il nucleo di una cellula somatica mediante trasferimento in un ovocita enucleato. Questo è tecnicamente possibile ma suscita interrogativi complessi

17 Nel 1963 John Gurdon dimostrò che era possibile generare delle rane a partire dal nucleo di una cellula somatica dell intestino di un girino

18 Nel 1997 Wilmuth e i suoi colleghi dimostrarono lo stesso fenomeno in un mammifero

22 But, how really society should interfer with research?

23 Nel mese di Aprile del 2002, il gruppo di Rudi Jaenisch ha dimostrato che è possibile isolare una cellula somatica da un animale affetto da una malattia genetica, generare da questa una nuova cellula staminale embrionale, curarla e re- inserirla nel topo malato Cell, Vol. 109, 17 27, April 5, 2002, Copyright 2002 by Cell Press Correction of a Genetic Defect by Nuclear Transplantation and Combined Cell and Gene Therapy William M. Rideout III,1,6 Konrad Hochedlinger,1,2,6 Michael Kyba,1,6 George Q. Daley,1,3 and Rudolf Jaenisch1,4,5 1Whitehead Institute for Biomedical Research 9 Cambridge CenterCambridge, Massachusetts University of Vienna A-1010 Vienna, Austria 3 Division of Hematology/Oncology, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School Boston, Massachusetts Department of Biology, Massachusetts Institute of Technology Cambridge, Massachusetts 02142

24 Le cellule staminali neurali sono cresciute come neurosfere e possono differenziare in neuroni (rosso), astrociti (blu)) e oligodendrociti (verde)) ma anche in cellule muscolari (verde in c, d)

25 L iniezione di neuroblasti fetali sembrò una possibilità Ma l effetto terapeutico fu transiente: probabilmente i neuroblasti non sopravvivono

26 Le cellule staminali neurali, iniettate nel cervello di ratti deficienti per DOPA, ripristinano neuroni dopaminergici Lo stesso effetto si osserva con cellule staminali embrionali

27 DEFINIZIONE DI CELLULA STAMINALE ALBERS ET AL., 1990 IERI DI PER SE NON È DIFFERENZIATA IN MODO TERMINALE CAPACITÀ DI DIVIDERSI SENZA LIMITE LE CELLULE FIGLIE POSSONO SCEGLIERE TRA IL RIMANERE CELLULA STAMINALE O DIFFERENZIARE TERMINALMENTE

STATIC Ø Ø Ø DEFINIZIONE DI CELLULA STAMINALE OGGI Undifferentiated Cells (lack differentiation markers and specific morphology) Proliferation Capacity Ability to Self-Maintain Ø

28 STATIC Ø Ø Ø DEFINIZIONE DI CELLULA STAMINALE OGGI Undifferentiated Cells (lack differentiation markers and specific morphology) Proliferation Capacity Ability to Self-Maintain Ø Ability to Generate Differentiated Progeny DYNAMIC Ø Can Vary Proliferation and Self-Maintenance Ø Flexible in Differentiation Fate Choice Ø Capable of Tissue Homeostasis (and repair)

29 Le cellule negli organismi multicellulari, nei tessuti specializzati, possono avere un diverso grado di specializzazione, anche definito differenziamento. All interno di ogni tessuto esiste una popolazione cellulare che serve al rinnovamento del tessuto stesso, definita popolazione di cellule staminali. Le cellule staminali sono scarsamente differenziate e si dividono attivamente. Le cellule differenziate non si dividono più, ma svolgono la loro funzione e quindi vanno incontro a morte programmata (apoptosi).

30 I compartimenti di cellule staminali e differenziate nella proliferazione delle cellule epiteliali intestinali

31 Tre categorie di cellule: Cellule molto specializzate: : cellule nervose, muscolari, i globuli rossi hanno perso la capacità di dividersi. Cellule differenziate che normalmente non si dividono, ma lo possono fare in risposta ad uno stimolo appropriato,, per esempio le cellule del fegato. Cellule attivamente proliferanti: : cellule staminali nei tessuti epiteliali e nel midollo osseo, cellule germinali.

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