Presentando le cellule staminali Alcune note prima di

Presentando le cellule staminali

Alcune note prima di iniziare… Questa presentazione va considerata come uno strumento flessibile per scienziati, divulgatori scientifici ed insegnanti. Non tutte le diapositive saranno necessarie sempre: scegliete quelle che più si adattano al vostro pubblico, integratele con vostre slides oppure usate solamente gli schemi. Contenuti 1. L’ABC delle cellule staminali: per studenti con più di 16 anni oppure per un pubblico di adulti con scarse conoscenze scientifiche. 2. La clonazione: per un pubblico di adulti con scarse conoscenze scientifiche; le diapositive iniziali sono adatte anche agli studenti con più di 16 anni. 3. La biologia delle cellule staminali più in dettaglio: per un pubblico aggiornato ma non specializzato, come ad esempio medici o scienziati che lavorano in altri ambiti. Note per chi espone la presentazione Le diapositive delle sezioni 1 e 2 comprendono alcune note che spiegano i concetti chiave con un linguaggio semplice e non specialistico. Le diapositive della sezione 3 hanno note molto più brevi e presuppongono una conoscenza di base della cellule staminali. Ulteriori informazioni e risorse Il filmato “A Stem Cell Story” dura circa 15 minuti e offre un’ottima introduzione alle cellule staminali, includendo molti dei concetti introdotti in questa presentazione. Il filmato è disponibile alla pagina www. eurostemcell. org/films Vuoi fare una domanda o un commento? Contattaci alla pagina http: //www. eurostemcell. org/contact

L’ABC delle cellule staminali

La storia della vita…

Che cosa sono le cellule staminali? cellula staminale AUTO-RIGENERAZIONE (replica) cellula staminale DIFFERENZIAMENTO (specializzazione) cellula specializzata (es. cellule muscolari, nervose)

Che cosa sono le cellule staminali? Cellula staminale AUTO-RIGENERAZIONE (replica) cellule staminali identiche Cellula staminale DIFFERENZIAMENTO (specializzazione) cellule specializzate

Perchè auto-rigenerarsi E differenziare? 1 cellula staminale Auto-rigenerazione: mantiene la riserva di cellule staminali 4 cellule specializzate Differenziamento: sostituisce le cellule danneggiate o morte durante tutta la vita

Dove si trovano le cellule staminali? cellule staminali embrionali blastociste – uno stadio di sviluppo molto precoce dell’embrione cellule staminali dei tessuti feto, bambino e durante tutta la vita

Tipi di cellule staminali: 1) Le cellule staminali embrionali

Le cellule staminali embrionali (ES): Dove si trovano? blastociste Cellule interne = ‘massa cellulare interna’ Strato esterno di cellule = ‘trofoderma’ Cellule staminali embrionali prelevate dalla massa cellulare interna Liquido con nutrienti Cresciute in laboratorio per ottenere molte più cellule

Le cellule staminali embrionali: Che cosa possono fare? differenziamento Cellule staminali embrionali PLURIPOTENTI Tutti i possibili tipi di cellule specializzate

Le cellule staminali embrionali: Le sfide ni o i z i nd A pelle co n i ita c crescita in condiz Cellule staminali embrionali cresc i ioni B neuroni ta in c cre sc ita ? ondiz ioni C in sangue co nd iz ion i. D fegato

Tipi di cellule staminali: 2) Le cellule staminali dei tessuti

Le cellule staminali dei tessuti: Dove si trovano? superficie dell’occhio pelle testicoli muscoli cervello mammella intestino midollo osseo

Le cellule staminali dei tessuti: Che cosa possono fare? Cellula staminale del sangue si trova nel midollo osseo MULTIPOTENTI differenziamento Solo cellule specializzate del sangue: Globuli rossi, globuli bianchi, piastrine

Tipi di cellule staminali: 3) Le cellule staminali pluripotenti indotte (i. PS)

Cellule staminali pluripotenti indotte (i. PS) ‘riprogrammazione genetica’ = aggiungere alcuni geni alla cellula Cellula dell’organismo Cellula staminale pluripotente indotta (i. PS) si comporta come una cellula staminale embrionale differenziamento coltivare cellule i. PS in laboratorio Vantaggio: non sono necessari embrioni! Tutti i possibili tipi di cellule specializzate

Cellule staminali embrionali pluripotenti indotte (i. PS cells) riprogrammazione genetica Cellula staminale pluripotente indotta (i. PS) Cellula prelevata dal corpo (es. pelle) differenziamento

Il linguaggio delle cellule staminali Potenza misura quanti diversi tipi di cellule specializzate una cellula staminale è in grado di formare Pluripotente può generare tutti i tipi di cellule specializzate presenti nell’organismo. Le cellule staminali embrionali sono pluripotenti. Multipotente può generare molti tipi di cellule specializzate, ma non tutti. Le cellule staminali dei tessuti sono multipotenti.

La Clonazione

La Clonazione Esistono DUE TIPI molto diversi di clonazione: Clonazione riproduttiva Clonazione molecolare (clonaggio) gene 1 gene 2 Usata per generare due individui identici Usata per studiare la funzione di un gene Molto difficile da realizzare Illegale sull’uomo Procedura routinaria nei laboratori di biologia molecolare

La clonazione riproduttiva Cellula prelevata dal corpo oocita Rimuovere il nucleo e tenere il resto della cellula Prelevare il nucleo (che contiene il DNA) Clone identico all’individuo che ha donato il nucleo la pecora Dolly

Il clonaggio: Principi 1) Estrarre il DNA dal nucleo gene 1 gene 2 cellula 1 cellula 2 2) Generare una nuova porzione di DNA gene 1 gene 2 3) Mettere il nuovo segmento di DNA in una cellula e crescerne molte copie gene 1 le cellule figlie hanno lo stesso DNA: gene 2 Inserire il nuovo DNA La cellula si divide i geni 1 e 2 sono stati clonati

Clonazione molecolare: Applicazioni Perdita di funzione Gene repoter Si rimuove il gene di interesse per esaminare se qualcosa funziona diversamente Si aggiunge un gene che ci mostra quando il gene di interesse è attivo Seguire il destino cellulare Si evidenzia una gruppo di cellule per seguire dove migrano occhio embrione di topo normale senza il gene A Il gene A è coinvolto nel processo che determina il colore dell’occhio Il gene di interesse è attivo nelle aree evidenziate dal blu Il gene di interesse gene è trasmesso alle cellule di tutto il corpo

La biologia delle cellule staminali - maggiori dettagli

Le tipologie di cellule staminali dei tessuti e la loro classificazione

Cellule staminali dei tessuti: Principi di base della rigenerazione tissutale Cellula staminale cellula staminale: - si auto-rigenera - si divide raramente - possiede alta potenza - è rara nei tessuti cellule progenitrici “orientate”: - si dividono per un periodo di tempo limitato - sono multipotenti - si dividono rapidamente - non si auto-rigenerano cellule specializzate: - svolgono una funzione precisa - non si dividono

Cellule staminali dei tessuti: Le cellule staminali ematopoietiche (HSCs) cellule NK cellule T cellule B cellule dendridiche megacariociti HSC piastrine eritrociti macrofagi neutrofili Midollo osseo eosinofili basofili cellule progenitrici cellule specializzate

Cellule staminali dei tessuti: Le cellule staminali neuronali (NSCs) Neuroni Interneuroni Oligodendrociti NSC Astrociti di tipo 2 Astrociti di tipo 1 cervello cellule progenitrici cellule specializzate

Cellule staminali dei tessuti: Le cellule staminali dell’intestino (GSCs) cellule di Paneth cellule di Goblet GSC cellule endocrine cellule colonnari intestino tenue cellule progenitrici cellule specializzate

Cellule staminali dei tessuti: Le cellule staminali mesenchimali (MSCs) osso (osteoblasti) cartilagine (condrociti) MSC midollo osseo adipe (adipociti) cellule progenitrici cellule specializzate

La dimora delle cellule staminali: le nicchie di staminalità

Le nicchie di staminalità La nicchia cellula staminale È il microambiente che si trova attorno alle cellule staminali, fornisce supporto e segnali che regolano i nicchia processi di auto-rigenerazione e differenziamento contatto diretto fattori solubili cellule intermedie

Crediti Fotografici Per la concessione a riprodurre le immagini, si ringraziano: Diapositiva 17, cellule i. PS: Keisuke Kaji, Università di Edimburgo, Regno Unito Diapositiva 28, schemi delle cellule del sangue: Jonas Larsson, Università di Lund, Svezia Diapositiva 29, schemi delle cellule intestinali: Hans Clevers e Nick Barker, Hubrecht Institute, Olanda Per riutilizzare le immagini indicate sopra, contattare gli autori. Tutte le altre immagini presenti in questa presentazione possono essere usate liberamente. Ringraziamenti Un ringraziamento speciale a Christele Gonneau per la creazione di queste diapositive e per il suo lavoro instancabile di verifica della correttezza delle note. Grazie anche a Freddy Radtke di EPFL (Svizzera), la cui slide abbiamo riprodotto per realizzare la diapositiva 27 relativa alle cellule staminali dei tessuti.