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
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
pelle
neuroni
Cellule staminali embrionali
sangue
?
fegato
Tipi di cellule staminali:
2) Le cellule staminali dei tessuti
Le cellule staminali dei tessuti:
Dove si trovano?
superficie dell’occhio
pelle
testicoli
cervello
mammella
intestino
midollo osseo
muscoli
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 (iPS)
Cellule staminali pluripotenti indotte (iPS)
‘riprogrammazione genetica’
= aggiungere alcuni geni alla cellula
Cellula dell’organismo
Cellula staminale pluripotente
indotta (iPS)
si comporta come una cellula
staminale embrionale
differenziamento
coltivare cellule iPS in laboratorio
Vantaggio: non sono necessari embrioni!
Tutti i possibili tipi
di cellule specializzate
Cellule staminali embrionali pluripotenti indotte (iPS cells)
riprogrammazione genetica
Cellula staminale pluripotente
indotta (iPS)
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 1
gene 2
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
Crediti Fotografici
Per la concessione a riprodurre le immagini, si ringraziano:
Diapositiva 17, cellule iPS: 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.