«Vita, morte e miracoli della cellula staminale»

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1 «Vita, morte e miracoli della cellula staminale» Prof.ssa Gabriella Vannelli Sezione di Anatomia Umana e Istologia Dipartimento di Medicina Sperimentale e Clinica Firenze, 13 marzo 2015 Il lungo e affascinante viaggio della ricerca sulle cellule staminali

2 CELLULA STAMINALE cellula immatura, che possiede la capacità di esteso o illimitato autorinnovamento (cioè di generare cellule sostanzialmente identiche a se stessa) combinata con la capacità di generare una progenie di cellule differenziate con diverse specializzazioni e competenze funzionali

3 I PRINCIPI DI STAMINALITA Capacità di autorinnovamento Capacità di generare una cellula figlia diversa da se stessa e capace di differenziare Potenzialità Stretta dipendenza dal microambiente SIMMETRIA/ASIMMETRIA TOTI-PLURI-MULTI-UNI POTENTE NICCHIA

4 I PRINCIPI DI STAMINALITA Capacità di autoriprodursi Capacità di generare una cellula figlia diversa da se stessa e capace di differenziare DIVISIONE CELLULARE SIMMETRICA E ASIMMETRICA autorinnovamento differenziazione Selfrenewal divisione simmetrica divisione asimmetrica

5 I PRINCIPI DI STAMINALITA Potenzialità

6 I PRINCIPI DI STAMINALITA fecondazione zigote Potenzialità TOTIPOTENZA Stadio a 8 cellule questa cellula può formare embrione e annessi embrionari feto umano di 8 settimane morula blastocisti PLURIPOTENZA questa cellula può formare solo l embrione (tutti i tipi cellulari dell embrione) Cellule staminali embrionali embrione umano di 6 settimane

7 I PRINCIPI DI STAMINALITA da blastocisti a gastrula III settimana Potenzialità foglietti embrionali feto umano di 9 settimane

8 I PRINCIPI DI STAMINALITA Potenzialità CORDONE OMBELICALE FETO INDIVIDUO ADULTO MULTIPOTENZA cellule staminali ematopietiche cellule staminali neurali cellule staminali mesenchimali Cellule staminali adulte o tessuto-specifiche cellule del sangue cellule del tessuto nervoso Tessuto connettivo, ossa, cartilagini, cellule adipose possono differenziarsi in diversi tipi di cellule specializzate di un solo tessuto

9 I PRINCIPI DI STAMINALITA Potenzialità EPIDERMIDE INTESTINO UNIPOTENZA compartimento germinale Cellule staminali adulte o tessuto-specifiche cheratinociti enterociti possono differenziarsi in un unico tipo di cellula specializzata

10 I PRINCIPI DI STAMINALITA NICCHIA Le cellule staminali si trovano in microambienti denominati nicchie caratterizzate da una complessa rete di segnali biochimici, che, in presenza di citochine e/o fattori di trascrizione, interazioni cellulacellula e cellula-matrice ne modulano la proliferazione e ne indirizzano il differenziamento

11 Le nicchie staminali cornea cervello cuore pelle intestino fegato muscoli midollo osseo

12 Stem Cell Research (2014) 13,

13 Nicchie staminali del tessuto nervoso hippocampus Subgranular zone of the dentate gyrus in the hippocampus CELL 132,

14 Nicchie staminali del tessuto nervoso Nicchia sottoventricolare Nicchia del giro dentato B C G

15 A CHE COSA SERVONO LE CELLULE STAMINALI? Costruire e Mantenere l integrità strutturale e funzionale degli organi adulto A life story 21 anni 10 anni 5 anni 3 anni 1 anno

16 IV settimana SVILUPPO EMBRIONALE

17 26-28 gg

18 8 settimane 8 settimane

19 SVILUPPO EMBRIONALE archi faringei abbozzo arto superiore piastra digitale (mano) prominenza cardiaca gg raggi digitali gg pollice gg gg

20 SVILUPPO EMBRIONALE IV settimana

21 SVILUPPO EMBRIONALE

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23 PRATICA CLINICA E SPERIMENTAZIONE Grandi aspettative per malattie al momento incurabili REALTA CLINICA Trapianto di cellule staminali ematopoietiche Trapianto di cellule staminali isolate da alcuni epiteli Tessuto cutaneo Cornea STUDI PRECLINICI (NELL ANIMALE) PROTOCOLLI CLINICI SPERIMENTALI IN STUDIO Cuore Muscolo scheletrico Pancreas Sistema Nervoso

24 Le cellule staminali ematopoietiche isolate da midollo osseo, offrono una possibilità di cura, spesso l unica, per pazienti con gravi malattie del sangue come le leucemie, in particolare quelle infantili, varie forme di tumori e talassemia.

25 Le cellule staminali epiteliali derivanti da piccole biopsie della cute sana del paziente sono in grado di far crescere in laboratorio nuova pelle trapiantabile su pazienti ustionati gravi

26 Le cellule staminali corneali prelevate dal limbus sono in grado di ricostruire una cornea funzionante in pazienti con cornea gravemente danneggiata

27 PRATICA CLINICA E SPERIMENTAZIONE Grandi aspettative per malattie al momento incurabili REALTA CLINICA Trapianto di cellule staminali ematopoietiche Trapianto di cellule staminali isolate da alcuni epiteli Tessuto cutaneo Cornea STUDI PRECLINICI (NELL ANIMALE) PROTOCOLLI CLINICI SPERIMENTALI IN STUDIO Cuore Muscolo scheletrico Pancreas Sistema Nervoso

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29 HD basal ganglia basal ganglia

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31 Primo anno Secondo anno Sesto anno

32 GRAZIE!