NANOBIOTECNOLOGIE
DIAGNOSTICA
MEDICINA RIGENERATIVA
TRAPIANTI CON CELLULE STAMINALI
Francesco Hinegk Giovanni Masotto
Martino Panarisi Alessandro Signora
Enrico Soprana Marco Vecchiato
DIAGNOSTICA
OBIETTIVI
STRUMENTI
►IN-VITRO
►IN-VIVO
OBIETTIVI e PROBLEMI DIANGNOSTICA
DIAGNOSTICA TRADIZIONALE
NANO-DIAGNOSTICA
PROBLEMI:
OBIETTIVI:

Deterioramento campione

Delocalizzazione diagnosi (P.O.C.)

Costi elevati

Riduzione tempi attesa delle analisi

Lunghi tempi di attesa

3F : Find,Fight,Follow


Diagnosi precoce ed eventuale
somministrazione dei farmaci
Monitorare l’efficacia della terapia
PROBLEMI:

Eventuale tossicità
STRUMENTI DIAGNOSTICA IN-VITRO
Obiettivi:

Analisi multiparametrica

Maggiore affidabilità
Componenti:

Biorecettore

Trasduttore

Amplificatore e microelettronica
Caratteristiche:

Maggiore sensibilità, specificità, affidabilità
STRUMENTI DIANGNOSTICA IN-VIVO
Nano-Imaging
Dispositivi impiantabili
Obiettivi:
Obiettivi:

Ricostruzione 3D

Miniaturizzazione

Combinazione di imaging differenti


Maggiore efficenza
Integrazione sensori MEMS con finalità
differenti

Nano particelle in grado di essere attivate al
bisogno

Trasmissione dati verso un ricevitore
esterno

Uso di bracci robotici e rilascio farmaci
Esempi:

Imaging multi-modale
Esempi:

Quantum dots

Progetto VECTOR

Progetto della MagForce AG

Progetto IDEAS
CONCLUSIONI DIAGNOSTICA
Obiettivi:

Miniaturizzazione

Biocompatibilità

Auto-alimentazione, Autodiagnosi

Trasmissione dati verso centri di raccolta anche remoti

Ridurre tempi attesa per i test

Diagnosi e prescrizione rapide
Problemi:

Eventuale tossicità sistemica di dispositivi per la diagnostica in-vivo
MEDICINA RIGENERATIVA
Settori
Biomateriali
Terapia con PRP
Prospettive e conclusioni
SETTORI

Tecniche e applicazioni

Ingegneria tissutale



Obiettivi

Modalità

Vantaggi
Terapia genica

Obiettivi

Modalità

Vantaggi
Terapia cellulare somatica

Cellule staminali
BIOMATERIALI
COSA S’INTENDE PER BIOMATERIALE?

Biomateriali passivi


Funzione
Biomateriali attivi

Funzione
Terapia con PRP
Cos’è il PRP e come si ottiene?
Obiettivi:

Centrifuga

Chirurgia estetica

Piastrine


Fattori di crescita
Trattamento ulcere(vascolari e
diabetiche)

Attivatore piastrinico

Piaghe da decubito
Vantaggi:

Sicurezza

Costi
Prospettive e Conclusioni
Prospettive:

Mercato emergente
Conclusioni:

Ricostruzione in vivo/vitro

Utilizzo di biomateriali
TRAPIANTI CELLULE STAMINALI
Tipi di NSCs e processi rigenerativi
Il futuro delle cellule staminali
Problematiche delle cellule staminali
Proprietà delle cellule staminali
Tipologie delle cellule staminali
Patologie infiammatorie
NSCs e NSC
Effetto tropico
TIPI di NSCs e PROCESSI RIGENERATIVI
Processi rigenerativi condizione:

Fisiologica (di mantenimento)

Patologica (di riparazione)
Il cervello contiene cellule staminali neurali (NSCs) in grado di differenziarsi nelle tre
tipologie di cellule nervose:

Neuroni

Oligontrocidi

Astrociti
Processi endogeni spontanei non sufficienti a promuovere un recupero funzionale
ottimale del sistema nervoso
IL FUTURO DELLE CELLULE STAMINALI
Possibilità di isolare cellule staminali ed espanderle in condizioni ALTAMENTE
CONTROLLATE.
Le NSCs promessa per il futuro:

includono meccanismi di NEUROPROTEZIONE e IMMUNO-MODULAZIONE;

capacità delle NPCs di instaurare un meccanismo di intercomunicazione
con cellule residenti nel SNC
PROBLEMATICHE CELLULE STAMINALI
Ci sono ancora aspetti da chiarire nella tecnica somministrazione
ENDOVENOSA o LOCALE delle NPCs, ovvero:

Ideale fonte di produzione di cellule staminali

Ideale via di somministrazione

Ideale tempistica di somministrazione e meccanismo d’azione da
promuovere
PROPRIETÀ CELLULE STAMINALI

Abilità di alternare tra divisione cellulare simmetrica e asimmetrica

Possibilità di rimanere in stato miotonicamente quiescente in vivo

Capacità di dare origine a tutti i tipi cellulari che compongono il tessuto in
cui esse risiedono
TIPOLOGIE CELLULE STAMINALI
Cellule staminali divisibili in base alle potenzialità differenziative:

Cellule TOTIPOTENTI: capacità di differenziare in tutti i tipi cellulari

Cellule PLURIPOTENTI: possono differenziare in ogni tipo di cellula somatica

Cellule MULTIPOTENTI: differenziabili in nei diversi tipi cellulari che
costituiscono un sistema (turnover tessuti danneggiati)
PATOLOGIE INFIAMMATORIE SNC

Primarie: SM, ictus cerebrale, lesione midollo spinale


Caratterizzate da un evento infiammatorio che porta a neurodegenerazione
Secondarie: epilessia, Alzheimer, Parkinson

Si ha una neurodegenerazione primaria che porta ad infiammazione cronica
NPCs e SNC

Inaspettatamente, NPCs trapiantate SISTEMATICAMENTE si sono
dimostrate capaci di superare le barriere, che proteggono l’SNC
infiammato dove possono indurre il recupero funzionale

NCPs trapiantate in topi sani (senza un infiammazione presente ) non
riescono a superare la barriera

Le NPCs sono in grado di percepire (grazie a recettori di membrana)
gradienti di molecole infiammatorie che vengono rilasciate dai tessuti
infiammati; in breve tempo raggiungono la sorgente di questi segnali
infiammatori ed iniziano una serie di eventi che le porta a superare la
barriera
EFFETTO TROFICO
Le cellule staminali concorrono alla formazione di strutture molecolari per la
riparazione dei tessuti, comunicando con quelle preesistenti grazie a fattori di
rilascio
IMMUNOMODULAZIONE
Le NPCs trapiantate sono in grado di modulare l’azione del sistema
immunitario grazie a:

PROGRAMMAZIONE MORTE LINFOCITI T

RIDUZIONE FATTORI PRO-INFIAMMATORI
CONCLUSIONI
Il trapianto di cellule neuronali staminali è molto più articolato e complesso di
quanto si ipotizzasse all’inizio delle ricerche. Questi trapianti portano ad un
effetto neuro protettivo del tessuto riducendo la morte cellulare, in secondo
luogo modulano la risposta dell’infiammazione. Tutto ciò è definito come
plasticità terapeutica.