Cellule staminali
tra presente
e futuro
Ferdinando Valentino
Cellule staminali
Cosa sono?
Cellule non specializzate, cioè in fase
embrionale, che possono dare origine a
qualsiasi tipo di cellula.
Cellule staminali
caratteristiche

Capacità di dividersi (auto-replicarsi) per periodi indefiniti spesso
per tutta la durata della vita dell’organismo.

Formano (si differenziano) i diversi tipi di cellule

Le cellule staminali hanno la potenzialità di trasformarsi in cellule
mature che hanno forme caratteristiche e funzioni specializzate,
come cellule cardiache, cellule epiteliali o cellule nervose.
Cellule staminali
microscopio ottico
microscopio elettronico
Cellule staminali
In base alla capacità di generare qualsiasi tipo di
tessuto, oppure alcuni, o uno soltanto si dividono
in:
TOTIPOTENTI
PLURIPOTENTI (o MULTIPOTENTI)
UNIPOTENTI
Gerarchia di una Cellula staminale
CS totipotenti
(uovo fertilizzato)
CS pluripotenti
(blastocisti e feto)
CS multipotenti
(adulti)
CS ematopoietiche
Cellule
Specializ.
erythrocyte
granulocyte
platelets
CS per nervi,
pelle, muscolo, ecc.
Cellule staminali
In base alla provenienza si distinguono in:
EMBRIONALI
FETALI
DA CORDONE OMBELLICALE
ADULTE
Cellule staminali
•EMBRIONALI
•Eterologhe (prelevate dall’embrione allo
stadio di blastocisti, massa cellulare interna,
e prima del suo annidamento in utero)
•Autologhe (prodotte mediante la tecnica
del trasferimento nucleare)
Cellule staminali
Embrionali eterologhe
(totipotenti)
SVILUPPO DI UNA BLASTOCISTI UMANA
“in vivo”
Cellule staminali
embrionali
blastocisti
Cellule staminali
embrionali
Differenziazione nei vari tessuti
Cellule staminali embrionali
autologhe
Cellule staminali
embrionali prelevate
dallo stesso
donatore/paziente.
Mediante la tecnica del
trasferimento nucleare
(TNSA) si trasferisce il
nucleo di una cellula
somatica (muscolare,
mammaria, ecc.)
all’interno di un oocita
fino allo sviluppo di una
blastocisti.
Tali cellule sono
compatibili da un punto
di vista immunologico.
Clonazione terapeutica
Cellule staminali
sviluppo in vitro
Cellule staminali embrionali
modalità di produzione
Cellule staminali
fetali
Pluripotenti con caratteri intermedi tra quelle embrionali e quelle dell’adulto.
Non conclusioni definitive sulla capacità di proliferazione e differenziamento.
Cellule staminali
da cordone ombelicale
Pluripotenti. Sono cellule dotate di grande capacità proliferativa e considerate al
momento solo precursori degli elementi del sangue.
Cellule staminali
da adulto
Pluripotenti. Permettono la
ricostituzione dei tessuti
danneggiati.
Difficoltà ad identificarle,
espanderle, mantenerle
indifferenziate e a farle
specializzare in tessuti
diversi da quello di
partenza.
PLASTICITA’ DELLE CELLULE STAMINALI
ADULTE
DEFINIZIONE DI PLASTICITA’
Non c’è alcuna definizione ufficiale di plasticità. Una definizione
possibile è che la cellula staminale adulta tessuto-specifica che si
suppone essere committed a una data stirpe di cellule, possa in certe
condizioni microambientali, acquisire l’abilità di differenziarsi in una
cellula di tessuto diverso.
QUESTA DEFINIZIONE IMPLICA CHE:
1. Diverse stirpi di cellule derivano da una singola cellula iniziale
2. Tipi di cellule differenziate sono funzionali in vitro ed in vivo
3. Engraftment è forte e persistente in presenza (e assenza) di danni al
tessuto
Cellula staminale adulta e
trans-differenziamento
Capacità della cellula staminale adulta di differrenziare in cellule
mature diverse dal tessuto di origine.
Es. cellula staminale del midollo osseo
cellula staminale nervosa
cellula staminale del midollo osseo
cellule staminali del midollo osseo
sistema nervoso
cellula emopoietica
cellule epatiche
tessuto cardiaco.
PLASTICITA’ DI UNA CSA
UMANA
NON-
Cellule staminali
I tessuti dell’adulto fornitori di cellule staminali:
•Midollo osseo
•Sangue
•Sistema nervoso
•Muscolo
•Fegato
•Cute
Cellule staminali
Pluripotenti (dell’adulto)
Cellule staminali
-Trapianto di midollo osseo allogenico e autologo
-Trapianto di cellule staminali cutanee (Istituto dermopatico dell’Immacolata -Pomezia RM)
Cellule staminali
Scoperto il gene che regola tutte le funzioni delle cellule staminali embrionali.
L’utilizzo di tale gene chiamato “NANOG” permetterà di riattivare la
pluripotenzialità anche delle cellule staminali adulte, evitando la creazione di
embrioni.
Cellule staminali
RIPARAZIONE DEL MIOCARDIO DI TOPI
INFARTUATI
Red = cardiac myosin
stem cell injection
site
stem cell injection
site
VM = view of the myocardium interventricular septum
MI = myocardial infarction
Green = nuclei
RIGENERAZIONE E NONRIGENERAZIONE DEL MIOCARDIO IN
TOPI INFARTUATI
Rigenerazione del miocardio
Non-Rigenerazione del miocardio
Cellule staminali

Problemi etici:



La blastocisti ha già un’identità
biologica?
È accettabile, se lo è,
sopprimere una vita umana a
favore di altre vite?
Anche la TNSA è legata
all’impiego ed alla donazione
degli ovociti umani.

Problemi tecnici:



Quanto è normale il tessuto
che ne risulta in termini di
velocità di invecchiamento, di
effetti di mutazioni dannose
ecc.
Quanto è efficace
l’incorporazione di tessuto
sano, derivato da cellule
staminali, per riparare il
tessuto danneggiato?
Il tessuto derivante da
trasferimento nucleare è uguale
a quello derivante
dall’embrione prodotto dalla
fusione di sperma e uova?
Cellule staminali

Rischi



Rigetto immunitario
Aumentato rischio di formazione di tumori,
provocato da cellule staminali che si sono
differenziate in modo incompleto ed anomalo
Invecchiamento precoce