Liceo Scientifico Tecnologico “N. Scarano”Prof.ssa Serena ScaranoAmicone Sara, Guidone Antonio, CiafardiniAntonio, Di Lisa Nicola, Griguoli Mario, ColellaSara, Amicone AlessiaCellule staminali

CELLULE STAMINALI

COSA SONO LE CELLULE STAMINALILe cellule staminali sono cellule presenti in ogni organismo. Si caratterizzano dalle altre perchè sono cellule non differenziate ovvero non hanno ancora una funzione precisa nell’organismo.

Le staminali possono riprodursi in maniera pressoché illimitata, dando vita contemporaneamente ad altre cellule staminali e a cellule precursori di una progenie cellulare destinata a differenziarsi e a dar vita ai vari tessuti.

Le staminali possono essere -totipotenti, quando danno luogo a tutti i tipi di tessuti, -pluripotenti (o multipotenti), quando possono generarne solo alcuni,-unipotenti, quando danno vita solo ad un tipo di cellula.

Le cellule staminali possono essere:

FETALI EMBRIONALICORDONALI ADULTE

07/03/14

Le cellule staminali fetali sono ricavate da aborti. Il loro utilizzo in medicina equivale all'uso di organi espiantati da cadaveri. Dagli studi e' emerso che hanno caratteristiche intermedie tra quelle embrionali e quelle adulte. Tendenzialmente sono pluripotenti e deputate all'accrescimento peri-natale dei tessuti.

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Le cellule staminali presenti nel sangue del cordone ombelicale suscitano molta attenzione: molti sperano infatti di poter creare delle banche apposite di cellule autologhe (proprie) per ogni neonato al momento della nascita. Per quanto riguarda l'uso autologo, e' previsto solo previa autorizzazione da parte delle Regioni, e non comporta alcun onere a carico del donatore. Ma le loro applicazioni possibili sono ancora ristrette, sembra infatti che siano in grado di produrre solamente cellule del sangue, che comunque sono un valido aiuto nel caso di malattie ematologiche, come le anemie o alcuni tipi di cancro.

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Le cellule staminali embrionali si trovano nella regione interna dell'embrione prima che si sia "attaccato" alla parete dell'utero. Possono essere isolate, estratte e coltivate in vitro, con il risultato che, a partire da poche decine di cellule, si possono ottenere linee di centinaia di milioni di staminali intatte. L'estrazione di queste cellule richiede la soppressione dell'embrione, che non supera mai i 14 giorni dalla sua fecondazione.

Le cellule staminali adulte provvedono al mantenimento dei tessuti e alla loro eventuale riparazione, ma le loro capacità non sono illimitate e quando vengono a mancare i tessuti e gli organi tendono a decadere .Per quanto riguarda l’uso terapeutico vi sono ancora delle difficoltà nella crescita e nella coltivazione in vitro e pertanto sono necessari ulteriori studi e sperimentazioni.

Le cellule staminali di cui tratteremo sono

ADULTE EMBRIONALI

Tra le staminali adulte più importanti, scoperte fino ad ora, ci sono:· Le staminali del midollo osseo ;· Le staminali dell’epitelio che hanno il compito di produrre le cellule del nostro epitelio;· Le staminali del fegato, del pancreas, del cuore;· Le staminali cerebrali.

Tra le staminali del midollo osseo si distinguono: ematopoietiche che hanno il compito di creare le cellule del

sangue (globuli rossi, globuli bianchi, piastrine ecc); mesenchimali che generano ossa e cartilagine;

Le staminali cerebrali provvedono al rinnovo dei neuroni in alcune zone del cervello. La scoperta di staminali nel cervello è stata sorprendente perché prima si pensava che i neuroni di un individuo fossero quelli presenti sin dalla nascita.

Molte di queste cellule, oltre che produrre le cellule mature del tessuto in cui risiedono, in ambienti diversi, possono produrre anche cellule diverse dal loro tessuto di appartenenza. Questo fenomeno è una scoperta recente ed è detto trans-differenziazione.

ALCUNE APPLICAZIONIAnche se permangono difficoltà dovute ad implicazioni etiche, politiche ed economiche, di cui tratteremo in seguito, esistono esempi di terapie con cellule staminali adulte incoraggianti, che lasciano intravedere l’enorme potenziale di queste cellule.

Vediamole:

Trapianto di midollo per leucemieTrapianto della pelleTrapianto corneaRigenerazione di ossa

Trapianto di midollo per leucemie: la prima pratica di terapia cellulare sviluppata dalla medicina è per la cura delle leucemie. Le leucemie sono tumori che colpiscono le cellule staminali ematopoietiche, adibite al continuo rinnovo delle cellule sanguigne. Molti casi di leucemie possono essere curati tramite l’innesto di midollo osseo di un donatore compatibile.

Trapianto della pelle: Un altro tipo di staminali adulte molto attive, sono le staminali dell’epidermide. Grazie a queste cellule, che si trovano negli spazi più profondi dell’epidermide, è possibile generare lembi di pelle in laboratorio. Trapiantando i tessuti così ottenuti si possono curare gravi ustioni che hanno leso l’epidermide a tal punto da danneggiare le staminali.

Trapianto cornea: Un metodo analogo a quello sopra citato, per il trapianto di pelle, è utilizzato per il trapianto di cornea. In particolare, esiste in Italia (nella città di Venezia) un centro specializzato che si occupa della generazione di cornee a partire dalle staminali che si trovano nell’occhio del paziente stesso. Grazie alle cornee ottenute “artificialmente” è possibile curare ustioni da acidi che spesso portano alla cecità.

Rigenerazione di ossa: In alcune fratture particolarmente traumatiche vengono persi centimetri di osso. Nel 2001 l’Istituto dei tumori di Genova ha iniziato la sperimentazione di una tecnica per rigenerare l’osso andato perduto, con risultati positivi. La tecnica consiste nel prelevare le staminali mesenchimiali del midollo osseo del paziente stesso, nell’innestarle su un supporto di ceramica e nell’impiantare la “miscela” così ottenuta nel paziente. I primi studi hanno mostrato che le cellule trapiantate si integrano perfettamente con l’osso.

La cellula staminale embrionale è un tipo di cellula caratteristica dello sviluppo dell'embrione di una settimana. Essa è ancora non differenziata, ovvero dotata della potenzialità di dare origine a ogni tipo istologico presente nell'organismo di cui fa parte, eccezion fatta per i gameti. (MULTIPOTENZA)

Le uniche cellule staminali totipotenti sono i blastomeri, derivanti dalle prime divisioni dello zigote, in grado di generare anche i gameti. I blastomeri, tuttavia, non possono essere definiti staminali a tutti gli effetti in quanto non sono in grado di autorinnovarsi.

Le cellule staminali embrionali umane sono ottenute utilizzando il surplus di embrioni creati in vitro che non vengono impiegati per tentare di ottenere una gravidanza.

L’embrione durante le prime fasi del suo sviluppo ha l’aspetto di una vescicola: la blastocisti. Essa ha tre strutture:

• trofoblasto - livello di cellule che circonda la blastocisti;• blastocele - l'intercapedine vuota dentro la blastocisti;• la massa interna- le cellule che daranno origine al corpo

dell’embrione costituiscono una masserella che sporge verso l’interno della cavità (bottone cellulare interno o embrioblasto).

Le cellule staminali embrionali si trovano nella regione interna dell’embrione prima che si sia “legato” alla parete dell’utero.

Possono essere isolate, estratte e coltivate in vitro con il risultato che, a partire da poche decine di cellule, si possono ottenere linee di centinaia di milioni di staminali intatte.

Secondo la loro origine vengono suddivise in:

eterologhe autologhe

Le eterologhe si trovano nella regione interna dell'embrione prima dell'impianto in utero. Le eterologhe hanno patrimonio genetico diverso da quello del malato a cui potrebbero essere destinate e perciò esiste, per lo meno sul piano teorico, il rischio che siano “rigettate” perché non compatibili. Potrebbero essere ricavate dagli embrioni soprannumerari rimasti inutilizzati presso i centri per la cura dell’infertilità. Questi embrioni vengono conservati a temperatura bassissima generalmente per 5 anni, dopo di che non sono più impiantabili.

Le staminali embrionali autologhe sono prelevate dopo che il nucleo di una cellula adulta viene trasferita in un uovo privato del suo nucleo. Possono essere trapiantate senza alcun rischio di rigetto e possiedono lo stesso patrimonio genetico del donatore.

Le possibilità di trapianto per un paziente sono due:

• utilizzare staminali eterologhe prelevate da un embrione soprannumerario e poi coltivarle

Oppure

• prelevare una cellula del paziente X, dare vita ad un embrione tramite clonazione e poi prelevare le staminali autologhe sviluppatesi nell’embrione stesso, cellule che hanno il medesimo patrimonio genetico di X.

Si sviluppano attraverso il processo di coltura cellulare. la massa interna della blastocisti è isolata e inserita in una capsula di Petri (plastica) che contiene il terreno di coltura. Tenuto alla temperatura ed all'umidità adatte le cellule si dividono e si diffondono sulla superficie del piatto.Le cellule della massa interna della blastocisti proliferano e coprono la capsula di Petri. Poi sono rimosse delicatamente e sono trapiantate su parecchie capsule di Petri fresche. Tale operazione viene ripetuta per molte volte e per molti mesi ed è definita sub-coltivazione. Si possono così formare milioni di cellule staminali.

Come crescono le cellule embrionali in laboratorio?

Le cellule staminali embrionali non differenziate saranno stimolate a differenziarsi nel tipo desiderato di cellula.

Per produrre le cellule differenziate i ricercatori cambiano la composizione chimica del terreno di coltura e la superficie della capsula di Petri e modificano le cellule inserendo geni specifici.

07/03/14

L’approccio terapeutico con cellule staminali embrionali (ESC) è promettente per il trattamento di patologie caratterizzate da un’estesa morte cellulare, soprattutto a carico di tessuti “perenni” o resi incapaci di rigenerare:– Malattie neurodegenerative (AD, PD, HD etc.)– Distrofie muscolari– Malattie cardiache (infarto, ischemia, malattie coronariche, croniche, etc.)– Leucemie– AIDS– Malattie genetiche

Ma quale fonte utilizzare per produrre ESC?POSSIBILI FONTI DI ESC• Utilizzo di embrioni “soprannumerari” derivanti da IVF• Produzione di embrioni tramite trasferimento nucleare da cellule somatiche del paziente in oociti di donatrici (“clonazione terapeutica”)

07/03/14

PROBLEMATICHE ETICHE E SOCIALI• Consenso per chi dona gli oociti• La blastocisti è già un essere umano o solo un insieme di cellule?• La clonazione “terapeutica” è veramente diversa da quella “riproduttiva”?• Le cellule staminali “clonate” possono costituire una terapia realistica? Solo per pazienti ricchi?• L’utilizzo terapeutico può incidere sul giudizio etico?

07/03/14

Vi ringraziamo per la cortese attenzione e vi

auguriamo buon proseguimento