Clonazione Stem Cell 2009

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CLONAZIONE E CELLULE STAMINALI

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CLONAZIONE E CELLULE STAMINALI

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1995: Jeff Getty, MALATO DI 1995: Jeff Getty, MALATO DI AIDSAIDS RICEVE RICEVE MIDOLLO SPINALE PRELEVATO DA UN MIDOLLO SPINALE PRELEVATO DA UN BABBUINOBABBUINO, , VIENE RIGETTATO IMMEDIATAMENTEVIENE RIGETTATO IMMEDIATAMENTE

1984: UN 1984: UN CUORECUORE DI BABBUINO VIENE DI BABBUINO VIENE TRAPIANTATO IN UNA BIMBA (TRAPIANTATO IN UNA BIMBA (““Baby FaeBaby Fae””) DI ) DI 20 GIORNI20 GIORNI

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IL MAIALE COME IL MAIALE COME DONATORE DI ORGANIDONATORE DI ORGANI

•• MOLTO SIMILI AGLI ORGANI UMANIMOLTO SIMILI AGLI ORGANI UMANI•• GENOMA E FISIOLOGIAGENOMA E FISIOLOGIA AMPIAMENTE AMPIAMENTE CONOSCIUTICONOSCIUTI

•• RISCHI DI INFEZIONI VIRALI RISCHI DI INFEZIONI VIRALI –– PERVS: PORCINE ENDOGENOUS PERVS: PORCINE ENDOGENOUS RETROVIRUSESRETROVIRUSES

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IL BUSINESS DEGLI IL BUSINESS DEGLI XENOTRAPIANTIXENOTRAPIANTI

IMUTRAN: CREA IL PRIMO MAIALE TRANSGENICO “ASTRID”CHE PORTA GENI UMANI CHE PREVENGONO IL RIGETTO IPERACUTO.

NEXTRAN: CREA SUINI TRANSGENICI I CUI ORGANI SONO TOLLERATI DAI BABBUINI. OTTIENE L’APPROVAZIONE DELL’FDA PER TESTARE FEGATI TRANSGENICI SU ESSERI UMANI.

ALEXION: OTTIENE SUCCESSI NELL’UTILIZZO DI CELLULE STAMINALI SUINE NELLA RIPRAZIONE DEI DANNI AL SISTEMA NERVOSO.

BIOTRANSPLANT: COSTRUISCE SUINI CHE NON TRASMETONO LA PERV.

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MAIALI MAIALI ““UMANIZZATIUMANIZZATI””DELLA ALEXIONDELLA ALEXION

www.alexionpharm.com

Livelli ridotti di antigeni di membranaLivelli ridotti di antigeni di membrana

Maiali che esprimono proteine inibenti il Maiali che esprimono proteine inibenti il complemento (complemento (DAFDAF e e MCPMCP))

USATI NELLA CURA DEL PARKINSONUSATI NELLA CURA DEL PARKINSON

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XENOTRAPIANTI: XENOTRAPIANTI: VANTAGGI E SVANTAGGIVANTAGGI E SVANTAGGI

VANTAGGIVANTAGGI

•• DISPONIBILITA DISPONIBILITA ILLIMITATAILLIMITATA

•• DISPONIBILTA DISPONIBILTA IMMEDIATAIMMEDIATA

•• POSSIBILE POSSIBILE TRATTARE I TRATTARE I DONATORIDONATORI

SVANTAGGISVANTAGGI

•• RIGETTORIGETTO•• DIFFERENZE DIFFERENZE FISIOLOGICHEFISIOLOGICHE

•• INFEZIONIINFEZIONI•• DIRITTI DEGLI DIRITTI DEGLI ANIMALIANIMALI

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1936- Hans Spemann compie i primi studi sulla TOTIPOTENZA di cellule differenziate negli anfibi (Salamandra).

1951- due ricercatori inglesi, Robert Briggs e Thomas King riescono a trapiantare il nucleo di una cellula di embrione di rana in un ovulo.

1962- John Gurdon trapianta un nucleo, prelevato da cellule di intestino di girino, in un ovulo. La strada del trasferimento nucleare, che sta alla base delle tecniche di clonazione, è aperta.

1984- Steen Willadsen a Cambridge, in Gran Bretagna, ottiene cinque pecore tutte uguali suddividendo un unico embrione: è una tecnica che si definisce embryo splitting e riproduce quello che si verifica in natura con la nascita di gemelli identici.

1984- nasce, a Cambridge, una pecora ottenuta grazie a un trasferimento nucleare: il nucleo di una cellula embrionale viene trasferito in un ovulo da cui ha avuto origine la gravidanza

1993- Jerry Hall e Robert Stillman, della George Washington University (GWU) annunciano la clonazione di 17 embrioni umani, ottenuti con la fecondazione in vitro, producendo 48 embrioni geneticamente identici.

1996- Dolly è il primo mammifero della storia clonato a partire da un individuo adulto. Ian Wilmut del Roslin Institute di Edimburgo ha prelevato il nucleo di una cellula mammaria di una pecora adulta e l’hanno trasferito in un ovulo privato del suo nucleo. Quest’ultimo é stato poi trapiantato nell’utero di una terza pecora che ha dato alla luce Dolly.

STORIA DELLA CLONAZIONESTORIA DELLA CLONAZIONE

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PPRRIINNCCIIPPAALLII FFAASSII DDEELLLLOO SSVVIILLUUPPPPOO UUMMAANNOO

FASE TEMPO (GIORNI)

EVENTO

FECONDAZIONE

0

BLASTOCISTI (107 CELLULE

AL TERMINE)

4-5

DIFFERENZIAZIONE

TROFOECTODERMA

4-6 PERDITA DELLA TOTIPOTENZA

INIZIO ANNIDAMENTO

6

DIFFERENZIAMENTO

ENDODERMA PRIMITIVO 6-7 INIZIO DELLA DIFFERENZIAZIONE

DEI TESSUTI EMBRIONALI : ENDODERMA, MESODERMA ED

ECTODERMA.

TERMINE ANNIDAMENTO 13-14

SVILUPPO DELLA STRIA PRIMITIVA

15-18

FORMAZIONE DELL’ ALLANTOIDE

16-18 DIFFERENZIAMENTO DELL’ULTIMO

ANNESSO EMBRIONALE

INIZIO FORMAZIONE

CORTECCIA CEREBRALE 42

INIZIO DELLO STADIO

FETALE 56 L’EMBRIONE È LUNGO 25 MILLIMETRI

E PESA CIRCA 2 GRAMMI

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LE TECNICHELE TECNICHEEMBRYO SPLITTING

• Xenopus (1952)

• Rana (1962)

• Pecora (1981)

• Bovino (1989)

• Topo (1989)

• Scimmia (2000)

TRASFERIMENTO NUCLEARE

• Pecora (1997)

• Topo

• Bovino

• Capra

• Maiale

• Gatto

• Coniglio

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PERCHEPERCHE’’ CLONARE UN ESSERE CLONARE UN ESSERE VIVENTE?VIVENTE?

•• CLONAZIONE RIPRODUTTIVA CLONAZIONE RIPRODUTTIVA (ANIMALE E (ANIMALE E UMANA)UMANA)

•• CLONAZIONE TERAPEUTICA CLONAZIONE TERAPEUTICA (CELLULE (CELLULE STAMINALI)STAMINALI)

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LA CLONAZIONE UMANALA CLONAZIONE UMANA

NEL 20012001 LA ADVANCED CELL TECHNOLOGY

ANNUNCIA DI AVER OTTENUTO EMBRIONI

UMANI DA CELLULE SOMATICHE TRAMITE

TRASFERIMENTO NUCLEARE. GLI EMBRIONI

SI SONO SVILUPPATI FINO ALLO STADIO DI STADIO DI

6 CELLULE.6 CELLULE.

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LE PROBLEMATICHELE PROBLEMATICHEPERCENTUALI DI SUCCESSOPERCENTUALI DI SUCCESSO

• 1 INDIVIDUO SU 400 OOCITI (PECORA)• 8 INDIVIDUI SU 250 OOCITI (BOVINO)• 31 INDIVIDUI SU 2500 OOCITI (TOPO)

RIPROGRAMMAZIONE E ANOMALIE GENETICHERIPROGRAMMAZIONE E ANOMALIE GENETICHE

• AUMENTO DELLA INCIDENZA DELLE ANOMALIE GENETICHE (12% TOPI, 38% CAPRE)

• IMPOSSIBILITA’ DI INDIVIDUARE LE ANOMALIE IN FASE DI PREINPIANTO

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LA SITUAZIONE LEGISLATIVALA SITUAZIONE LEGISLATIVAITALIA

• ORDINANZA DEL MINISTRO DELLA SANITÀ SUL DIVIETO DI PRATICHE DI CLONAZIONE UMANA O ANIMALE (17 OTTOBRE 1997)

• DOCUMENTO SULLA CLONAZIONE UMANA E ANIMALE DEL COMITATO NAZIONALE PER LA BIOSICUREZZA E LE BIOTECNOLOGIE (13 APRILE 1999)

• ORDINANZA DEL MINISTRO DELLA SANITÀ SUL DIVIETO DI PRATICHE DI CLONAZIONE UMANA (22 DICEMBRE 1999)

UE• RISOLUZIONE DEL PARLAMENTO EUROPEO SUL DIVIETO DI PRATICHE

DI CLONAZIONE UMANA (7 SETTEMBRE 2000)

GRAN BRETAGNA• LA CLONAZIONE UMANA AI FINI DELLA RICERCA TERAPEUTICA E’

AMMESSA (1998)

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LA CLONAZIONE TERAPEUTICALA CLONAZIONE TERAPEUTICA

PRODUZIONE DI CELLULE STAMINALITOTIPOTENTI PER LA CURA DELLE PATOLOGIE DEGENERATIVE E NON

• CARDIOVASCOLARI (INFARTO, CARDIOPATIE DEGENERATIVE)

• DEL SISTEMA NERVOSO (ALZHEIMER, PARKINSON)

• RICOSTRUZIONE DEI TESSUTI DEL MIDOLLO SPINALE DANNEGGIATI

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LE CELLULE STAMINALILE CELLULE STAMINALI

CELLULE STAMINALI EMBRIONALI

DERIVANO DA CELLULE EMBRIONALI PRIMA DELLO STADIO DI BLASTOCISTI

• ETEROLOGHE DA EMBRIONI SOVRANUMERARI

• AUTOLOGHE DA EMBRIONI OTTENUTI PER TRASFERIMENTO NUCLEARE

CELLULE STAMINALI SOMATICHE

DERIVANO DA TESSUTI DIFFERENZIATI

• FETO• CORDONE OMBELICALE• TESSUTI ADULTI

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LA PROGRESSIONE TUMORALELA PROGRESSIONE TUMORALE

Epitelio normale IperplasiaEpitelio normale Iperplasia--Displasia Carcinoma Displasia Carcinoma in in situsitu

LA DEGENERAZIONE LA DEGENERAZIONE TUMORALE DERIVA TUMORALE DERIVA DALLE CELLULE DALLE CELLULE STAMINALI?STAMINALI?

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LE TERAPIE GIALE TERAPIE GIA’’ IN USOIN USOTRAPIANTO DI CELLULE STAMINALI DERIVANTI DAL

CORDONE OMBELICALE O DA SANGUE. SOSTITUISCE IL TRAPIANTO DI MIDOLLO OSSEO.

AUTOTRAPIANTO DI CELLULE STAMINALI DERIVANTI DA MIDOLLO OSSEO. RIPRISTINANO LE COMPONENTI EMATOPOIETICHE DISTRUTTE DA CHEMIOTERAPIA E RADIOTERAPIA USATE NELLA TERAPIA ONCOLOGICA.

TRAPIANTO DI CELLULE STAMINALI DERIVANTI DALL’EPIDERMIDE. UTILIZZATE PER RICOSTITUIRE L’EPIDERMIDE DANNEGGIATA DA USTIONI.

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VANTAGGI E SVANTAGGIVANTAGGI E SVANTAGGI

CELLULE STAMINALI EMBRIONALI

VANTAGGI• TOTIPOTENZA • FACILITÀ DI REPERIMENTO

SVANTAGGI• PROBLEMATICHE ETICHE

CELLULE STAMINALI SOMATICHE

VANTAGGI• ASSENZA DI

PROBLEMATICHE ETICHE

SVANTAGGI• REPERIBILITÀ IN TUTTI

I TESSUTI• QUANTITÀ LIMITATA• TOTIPOTENZA NON

ANCORA PIENAMENTE ACCERTATA

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TNSATNSA-- TRASFERIMENTO NUCLEARE TRASFERIMENTO NUCLEARE PER LA PRODUZIONE DI CELLULE PER LA PRODUZIONE DI CELLULE

STAMINALI AUTOLOGHESTAMINALI AUTOLOGHE

PROPOSTA EMERSA NEL RAPPORTO DULBECCO SULLE CELLULE STAMINALI (2001).

LA TECNICA UTILIZZA IL TRASFERIMENTO NUCLEARE IN OOCITI E LA SUA CAPACITA’ DI ORIGINARE CELLULE STAMINALI AUTOLOGHETOTIPOTENTI SENZA DARE ORIGINE AD UN EMBRIONE, QUINDI OVVIANDO AD UNA DELLE PROBLEMATICHE ETICHE CHE RENDONO LA CLONAZIONE TERAPEUTICAOGGETTO DI FORTI CRITICHE.

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FASE 1: RIMOZIONE DI UN SIGOLO BLASTOMEROFASE 1: RIMOZIONE DI UN SIGOLO BLASTOMERO

FASE 2: DIFFERENZIAMENTO DI DIVERSI TIPI CELLULARIFASE 2: DIFFERENZIAMENTO DI DIVERSI TIPI CELLULARI

CONFERMA CONFERMA DELLA DELLA TOTIPOTENZATOTIPOTENZA

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Somatic cell nuclear transfer allows trans-acting factors

present in the mammalian oocyte to reprogram somatic cell

nuclei to an undifferentiated state. Here we show that four

factors (OCT4, SOX2, NANOG, and LIN28) are sufficient to

reprogram human somatic cells to pluripotent stem cells that

exhibit the essential characteristics of embryonic stem cells.

These human induced pluripotent stem cells have normal

karyotypes, express telomerase activity, express cell surface

markers and genes that characterize human ES cells, and

maintain the developmental potential to differentiate into

advanced derivatives of all three primary germ layers.