Cellule staminali riprogrammate (ips) e differenziamento in miociti cardiaci: modelli in vitro di patologie cardiache verso la medicina personalizzata
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1 Cellule staminali riprogrammate (ips) e differenziamento in miociti cardiaci: modelli in vitro di patologie cardiache verso la medicina personalizzata Marcella Rocchetti 17 marzo 2017
2 Le cells staminali a differenza delle altre cellule sono in grado di: auto-rigenerarsi in modo illimitato, creando copie identiche a se stesse decidere se rimanere staminali oppure differenziarsi, creando altri tipi di cellule specializzate
3 Che cosa sono le cellule staminali? AUTO-RIGENERAZIONE (cells staminali identiche) DIFFERENZIAMENTO in cells specializzate
4 Differenziamento cellulare
5 Geni pluripotenza Geni differenziamento Geni pluripotenza Geni differenziamento
6 Cellule staminali embrionali Cellule staminali Totipotenti: Possono generare tutti i tessuti di un individuo e gli annessi embrionali. Cellule staminali Pluripotenti: Possono generare tutti i tessuti ma non agli annessi embrionali.
7 Le cellule staminali embrionali coltivate in vitro proliferano illimitatamente e possono differenziarsi, se vengono sottoposte a fattori di crescita.
8 Cellule staminali dell adulto retina cervello seno pelle intestino testicoli muscoli midollo rosso
9 Cellule staminali dell adulto Cellule staminali Multipotenti: Cellule più differenziate rispetto alle pluripotenti, possono generare i tipi cellulari solo del tessuto di appartenenza (cellule staminali dell adulto)
10 Cellule staminali ideali Capacità di differenziamento elevata Facilmente accessibili Non tumorigeniche Non immunogeniche etiche
11 Cellule staminali pluripotenti indotte (ips): le staminali etiche Shinya Yamanaka (Kyoto University) premio Nobel per la medicina 2012
12 Per molto tempo si è creduto che una cellula matura già specializzata non potesse ritornare ad uno stato primordiale, ma, attraverso gli esperimenti del gruppo di Yamanaka, è stato dimostrato il contrario.
13 Cosa sono le ips? Cells della cute o del sangue Cells staminali pluripotenti derivate da una cellula adulta somatica grazie all espressione forzata di alcuni geni
14 Riprogrammazione Differenziamento ips Cell staminale Cell differenziata Il differenziamento non è un processo irreversibile
15 Riprogrammazione Fattori di trascrizione che si legano al DNA e regolano la trascrizione genica
16 Cellule staminali pluripotenti indotte (ips) Riprogrammazione genetica Cell somatica (pelle) cell staminale pluripotente (ips) Differenziamento
17 ips Capacità di differenziamento elevata (paragonabile a quella delle cells embrionali) Facilmente accessibili (intervento non invasivo) Non immunogeniche (paziente specifiche) Analisi nel contesto del genoma del paziente etiche
18 Differenziamento di ips in miociti cardiaci (ips-cm) RIPROGRAMMAZIONE miociti cardiaci DIFFERENZIAMENTO
19 ips-cms embryoid bodies
20
21
22 MULTI ELECTRODE ARRAY (MEA)
23 ma i miociti derivati da ips sono realmente miociti cardiaci?
24 Cellule del miocardio Ventricular Myocyte Pace-maker Cell 40 mv Atrial Myocyte 200 ms 40 mv 50 ms
25 Miocita ventricolare adulto
26 Miociti cardiaci derivati da ips Karakikes I et al, Circ Res 2015
27 ips-cm isolate
28 ips-cm potenzialità Talkhabi M 2016 ips-cm
29 ips-cm come modello in vitro per lo studio delle patologie genetiche cardiache: 1. Analisi dei meccanismi della patologia 2. Individuazione di terapie paziente-specifiche 3. Studio della variabilità fenotipica in pazienti portatori della stessa mutazione (pazienti sintomatici e asintomatici)
30 ECG Sindrome del QT lungo (LQTS)
31 Spears DA & Gollob MH, Appl Clin Genet 2015
32 Dati paziente con fenotipo LQTS e mutazione in CALM1 Ragazzo di 18 anni QTc = ms Numerose sincopi (improvvise perdite di coscienza) Tachicardie ventricolari Terapia con β-bloccanti dalla nascita Denervazione del SN simpatico Arresto cardiaco e impianto defibrillatore a 14 anni Ritardo mentale Epilessia
33 Sinnecker D et al, 2013
34 ips-cm paziente specifiche CTR MUT
35 CTR MUT le cellule presentano il fenotipo del paziente
36 CTR MUT CTR MUT le cellule mutate sono altamente proaritmiche
37 CTR + VERAPAMIL verso la medicina personalizzata
38 ips-cm come modello in vitro per lo studio delle patologie genetiche cardiache: 1. Analisi dei meccanismi della patologia 2. Individuazione di terapie paziente-specifiche 3. Studio della variabilità fenotipica in pazienti portatori della stessa mutazione (pazienti sintomatici e asintomatici)
39 MUT-asintomatico MUT-sintomatico
40 ips-cm potenzialità Talkhabi M 2016 ips-cm
41 Drug screening in hipsc-cm invece di utilizzare sistemi di espressione «eterologhi»
42 HTS
43
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