Uno sguardo alla realtà senza pregiudizio
Le cellule staminali embrionali e adulte
Perché ci siamo interessati all’argomento?
Perché concerne lo studio della vita e sappiamo che il mattone della vita è la
cellula, la quale a sua volta è costituita da atomi.
Soffermiamoci un attimo a pensare a quel processo incredibile che porta atomi,
pura materia, ad organizzarsi in quel meraviglioso complesso che chiamiamo
vita! Dalla non vita alla vita, fino a far scaturire quello che a nostro avviso è
ciò che di più alto ci sia nell’Universo: l’uomo.
Studiando siamo giunti alla conclusione che l’Universo è pura armonia, troppo
perfetto nei minimi dettagli per permettersi il lusso di essere stato generato dal
caso: è una realtà che ci è DATA (infatti la realtà, da un punto di visto oggettivo
perciò laico, è un dato).
La realtà umana e naturale è come un assioma di geometria: non può essere
dimostrato e quindi bisogna prenderlo come un dato di partenza. A questo punto
entra in ballo lo scienziato che ha il privilegio di immergersi in questa armonia
scoprendo le leggi che la regolano e traendo beneficio da essa. Per citare una frase
con cui Michelangelo si riferiva all’arte (ma cos’è la scienza se non la più
perfetta delle arti):
“…quel sol m’arde e mi innamora…”
Andrea Bellusci, Elisa Montaguti, Francesca Ruggeri, Cecilia Gaudenzi, Ludovica
Gobbi, Andrea Bazzani, Carolina Ravaioli, Beatrice Marani, Riccardo
Scagliarini
4 A Scientifico Liceo Malpighi
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Scuola di persona
In collaborazione con
Euresis - Associazione per la promozione e la diffusione del sapere e del lavoro scientifico
Cellule staminali: cellule non specializzate in grado
di dare origine a qualsiasi tipo di cellula
Mentre nel nostro Paese risuonano nuove prese di posizione sull’uso degli
embrioni per la ricerca scientifica, dalle ultime notizie emergono le
spettacolari proprietà delle cellule staminali adulte. Dati che
evidenziano l’importanza, all’interno del dibattito sulle cellule
staminali dell’accuratezza terminologica. Sarebbe una semplificazione
suddividere la controversia in persone favorevoli all’uso degli embrioni e quindi
sostenitori della ricerca sulle cellule staminali e, all’opposizione, le persone che
scelgono di rispettare la vita degli embrioni e che quindi sono contrari alla
ricerca. Un numero crescente di pubblicazioni mette in luce i possibili
meccanismi di riparazioni di tessuti malati attraverso le cellule
staminali adulte prelevate dal cordone ombelicale, dal midollo osseo
o dal tessuto adiposo.
Valorizziamo quindi questi risultati che non presentano particolari
problematiche dal punto di vista etico, e partecipiamo al dibattito per capire
come situarci davanti alle cellule staminali provenienti da embrioni umani
soprannumerari.
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In quale preciso momento un uomo
comincia a essere uomo?
Tutti conosciamo le parole ovulo,
spermatozoo, zigote, feto.
I passaggi che regolano la nascita
di un uomo non sono semplici.
Apparato genitale femminile
La fecondazione dell’ovulo
Nella tuba uterina
Innanzi tutto per formare lo zigote
(dal greco Zigos: coppia; è la prima
cellula che, grazie a miliardi di
duplicazioni
diventerà
essere
umano) occorrono un ovulo ed
uno spermatozoo. Queste due
cellule
“particolari”
hanno
entrambe
un
patrimonio
genetico dimezzato (per l’essere
umano 23 cromosomi anziché 46
come tutte le altre cellule presenti
nel corpo).
Al momento della fecondazione, la
loro
fusione
determina
la
formazione di una cellula che
avrà
metà
del
patrimonio
genetico proveniente dal padre e
metà proveniente dalla madre.
Essa è unica: la probabilità ci
dice che, prima che possa nascere
un individuo identico ad un altro,
devono essere risolte 246 possibili
combinazioni …
Embrione umano: stadio 8 cellule
(l’embrione si sta dirigendo verso le pareti
uterine per l’impianto)
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Esiste un momento di discontinuità
nello sviluppo embrionale umano così
da poter affermare: prima non è uomo
dopo è uomo?
Stadio 8 cellule: lo zigote, dopo circa 10 ore, si
sdoppia in 2 cellule, poi in 4, poi in 8. Fino a
questo stadio presenta la massima potenzialità
genica ovvero è in grado di diventare qualsiasi tipo
di tessuto.
La blastula: durante questo stadio, detto di
blastocisti (dopo 5 giorni dal concepimento), le
cellule continuano a moltiplicarsi e diventano circa
un centinaio formando una microscopica sfera
cava detta appunto ‘blastula’.
La gastrula: in questo stadio, che inizia dopo 6
giorni dal concepimento, il feto si impianta nella
cavità uterina.
I foglietti embrionali: all’interno della gastrula le
cellule si organizzano in tre stati detti foglietti
embrionali:
ectoderma,
mesoderma,
endoderma.
Da ciascuno dei tre foglietti si differenzieranno
alcuni gruppi di cellule che andranno a formare i
tessuti dell’organismo adulto.
Dall’ectoderma si formano l’epidermide,il tessuto
nervoso,e le ghiandole esocrine,i capelli, gli occhi,
le orecchie…
Dal mesoderma derivano i muscoli, il sistema
circolatorio, il sistema nervoso, lo scheletro, il
cuore…
Dall’endoderma derivano gli organi interni quali
fegato, pancreas, apparato digerente, apparato
respiratorio, le ghiandole…
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L’embrione, come il neonato o il
vecchio, è o non è una diversa
forma della stessa persona?
2° settimana
7°settimana
9°settimana
12°settimana
PRIMO TRIMESTRE:
La lunghezza dell’embrione alla seconda settimana di vita è di 1.5 millimetri, comincia lo sviluppo del sistema
nervoso.
Alla quarta settimana misura circa 7 mm. Ha sviluppato 40 paia di muscoli e sono apparse 33 vertebre. Il
cuore comincia a battere. Il corpo consiste nella testa, nel tronco, in una coda e in un inizio di minuscole
braccia. La placenta è pienamente funzionale.
Alla fine del secondo mese l’embrione misura circa 4 cm e pesa circa 3 grammi. Da questo momento viene
chiamato feto. Gli occhi si spostano al centro della faccia. Si formano le prime papille gustative. La testa
costituisce metà del corpo. L’attività delle onde cerebrali ora somiglia a quella di un adulto.
Alla dodicesima settimana (termine ultimo per procedere all’aborto volontario L.194) il feto misura circa 7.5
cm e pesa circa 14 grammi. Le cellule del gusto sono mature. Il nervo olfattivo, che governa l’odorato, è
completamente sviluppato. I polmoni cominciano a espandersi e a contrarsi regolarmente. Pollice e indice
possono essere contrapposti l’uno all’altro. Tutti i principali sistemi sono formati. Il nascituro può scalciare,
aggrottare la fronte e contrarre le labbra. Se le labbra vengono toccate, egli risponde succhiando. Comincia a
mostrare le proprie caratteristiche individuali, particolarmente per le espressioni facciali. Sono presenti i
genitali esterni.
SECONDO TRIMESTRE:
Alla sedicesima settimana il feto misura circa 15 cm e pesa circa 112 grammi. Il cuore è ormai
completamente sviluppato. Gli occhi sono sensibili alla luce, la corteccia celebrale ha formato molte
circonvoluzioni. I nervi spinali progrediscono lo sviluppo. E’ dotato di riflessi condizionati e comportamento
intenzionale.
Alla ventesima settimana il feto misura circa 20 cm e pesa circa 240 grammi. L’apparato uditivo è completo.
Le mani sviluppano una presa forte. Alterna periodi di sonno a momenti di attività. Scalcia e piange. E’
sensibile al tatto. Reagisce alla musica e ai rumori forti e discerne tra i diversi suoni.
TERZO TRIMESTRE:
A partire dal settimo mese il feto aumenta molto in dimensioni e peso. Si formano molte nuove cellule
nervose e il loro numero aumenta rapidamente.
Alla trentaduesima settimana il feto misura circa 38 cm e pesa circa 2 chili. Le palpebre non sono più
attaccate. Appaiono sopracciglia e capelli. Gli emisferi destro e sinistro del cervello cominciano a lavorare
insieme. Reagisce differentemente alle voci.
14°settimana
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22°settimana
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Autopsia di Leonardo Da Vinci
8° mese
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La blastula umana:
riserva di organi o essere umano?
Al quinto giorno dopo la fecondazione l’embrione è allo stadio di blastula, costituita da circa
centoventi cellule; in essa troviamo uno strato di cellule interne, le cellule embrionali, e uno
strato di cellule esterne, il trofoblasto .
Dalle cellule embrionali si svilupperà il feto, dalle cellule del trofoblasto si
svilupperanno gli annessi necessari alla gravidanza (placenta, sacco vitellino,ecc.).
Le cellule della blastula sono tutte pluripotenti cioè con altissima capacità genica. Da
esse, infatti, attraverso messaggeri chimici presenti nel liquido interno della blastula, e grazie
a particolari recettori di membrana presenti sulla superficie delle cellule embrionali, si
formeranno tutti i tessuti, gli organi e gli apparati di un essere umano adulto.
Blastula fase finale
Blastula fase iniziale
Prelievo di cellule dalla blastula
Le cellule dell’embrione a questo stadio di sviluppo sono l’oggetto principale
della manipolazione degli embrioni a fini scientifico – economici perché:
1)
le cellule interne alla cavità della blastocisti possono diventare qualsiasi tessuto
(cellule staminali pluripotenti)
2) Se prelevate, tali cellule hanno una elevata velocità e facilità di duplicazione.
Il prelievo delle cellule embrionali della blastula porta alla morte dell’embrione.
Però…
Controllare la differenziazione di queste cellule è molto difficile. Infatti, se
iniettate in un paziente, queste cellule possono anche sviluppare masse
cellulari indifferenziate fino alla possibile insorgenza di un tessuto
altamente indifferenziato o neoplasia.
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I cloni umani:
banca di tessuti o embrioni a tutti gli effetti?
Enucleazione dell’ovulo
Con il termine Clonazione si intende quel processo che porta alla
formazione di una o più copie geneticamente identiche (cloni) di
un organismo.
La prima clonazione di un mammifero risale alla primavera del
1997. Con la nascita della pecora Dolly (Roslin Institute), si è
sfatato il dogma dell’impossibilita’ di ottenere cloni di mammiferi
partendo dal nucleo di cellule adulte. Essi hanno utilizzato cellule
adulte prelevate dalla ghiandola mammaria di una pecora Dorset
(bianca e nana) gravida, le hanno poste in coltura e indotte in una
fase in cui non si dividevano più. Queste sono state poi iniettate in
ovociti enucleati (privati del nucleo) di pecore Blackface (di statura
più alta e con il muso nero) e, tramite uno stimolo elettrico, hanno
causato sia la fusione della cellula con l’ovocita, sia l’attivazione
dello sviluppo e cioè la segmentazione dell’embrione. Su 277
embrioni clonati solo una gravidanza è stata portata termine:
Dolly, una pecora Dorset con genoma identico a quello della
donatrice del nucleo cellulare iniziale.
Sarebbe quindi in teoria possibile, in un futuro prossimo,
utilizzando nuclei di cellule somatiche di un paziente affetto da
determinate patologie e ovociti umani donati sottoposti a
enucleazione, produrre blastocisti da cui prelevare le cellule
della massa interna. In tal modo verrebbe creato un embrione con
cellule identiche a quelle della persona malata donatrice del
patrimonio genetico, le quali potrebbero arrivare a guarigione
rimpiazzando le cellule malate di un organo con quelle sane
prelevate dall’embrione, senza avere alcun problema di rigetto.
Ma la blastocisti è in perfetta continuità con lo sviluppo
embrionale e, nel caso della clonazione umana, l’uso dei cloni
umani a fini terapeutici porta inevitabilmente alla distruzione di
embrioni umani a tutti gli effetti.
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Cellule staminali adulte: realtà o fantasia?
Esistono cellule staminali anche in organismi adulti con tessuti già ben differenziati.
Queste cellule sono committed (già avviate alla linea cellulare ben definita) e hanno il compito
di riparare i tessuti dell’organismo di cui fanno parte differenziandosi continuamente.
Tale capacità può essere utilizzata indirizzando, dall’esterno, la loro specializzazione in base
alle necessità.
Da midollo osseo degli adulti
Una fonte di cellule staminali potrebbe essere il midollo
osseo di un adulto. Queste cellule producono normalmente
tutti i tipi di cellule ematopoietiche (globuli rossi, globuli
bianchi, piastrine).
Fino a poco tempo fa, gli scienziati pensavano che fosse
impossibile che le cellule staminali ematopoietiche
potessero tornare multipotenti, potendo quindi reinventarsi
per dare origine a tipi di cellule completamente differenti
come quelle cerebrali, nervose, intestinali o epiteliali.
Esperimenti realizzati in diversi centri di ricerca dimostrano
che questo è possibile.
Cellule staminali sanguigne
Dal cordone ombelicale
Un’altra fonte possibile di cellule staminali è il cordone
ombelicale il cui sangue è ricco di cellule staminali. Le
cellule staminali così raccolte potranno essere utilizzate per
curare malattie sanguigne. In futuro, il sangue del cordone
ombelicale potrebbe rappresentare una fonte di cellule
staminali importantissima per curare le lesioni vascolari o
cerebrali, il diabete, il morbo di Parkinson e la distrofia
muscolare.
La particolarità della raccolta di queste cellule è quella di
poterle prelevare senza toccare né la madre né il bambino.
Sono inoltre compatibili con il neonato nel caso in cui
sviluppi una certa malattia o abbia bisogno di cellule
staminali.
Le cellule staminali adulte sono reperibili anche in altre
zone dell’organismo umano adulto: si possono trovare
in zone specifiche del sistema nervoso, in alcuni
tessuti muscolari, nei tessuti adiposi, epiteliali,
connettivi….
Da feti abortiti in modo spontaneo
I feti,spontaneamente abortiti, racchiudono una riserva
enorme di cellule staminali già differenziate (Committed)
ma nello stesso tempo ad alta potenzialità genica e
altamente prolifiche
Cellule staminali neuronali
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Cellule staminali adulte: Quali vantaggi?
L’utilizzo delle cellule staminali
derivate dai tessuti adulti ha
due limiti:
Condrocita: cellula staminale che si
specializzerà in tessuto osseo o
cartilagineo
1) la difficoltà di isolamento e di
mantenimento in laboratorio dello
stato indifferenziato
2)
la bassa velocità di duplicazione
I vantaggi del loro utilizzo sono:
1)
la loro parziale specializzazione
le
rende
più
facilmente
controllabili ed evita il rischio
della formazioni di masse
tumorali
2)
le cellule staminali potrebbero
essere estratte dal paziente
stesso, manipolate in laboratorio
e trapiantate, evitando così il
rigetto
3)
il prelievo di cellule staminali
da
un
individuo
adulto
eliminerebbe il problema etico
venutosi ultimamente a creare
riguardo l’utilizzo di cellule
embrionali, in particolare della
blastula
Cellula staminale del midollo osseo
Cellula staminale neuronale
Cellula staminale ematopoietica (sanguigna)
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Cellula staminale totipotente
Tessuto epiteliale
Tessuto muscolare
Tessuto nervoso
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Tessuto connettivo
(sangue)
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Embrioni soprannumerari: quale destino?
Iniezione di uno spermatozoo in ovulo (tecnica I.C.S.I.)
Embrione su ago
Alla fecondazione medicalmente assistita approdano coppie con
gravi problemi di sterilità. In Italia, circa il 20% delle coppie risulta
sterile.
La tecnica più semplice, FIVET, prevede la somministrazione di ormoni
alla donna per stimolare la maturazione contemporanea di più ovuli (tre o
quattro in genere) e la successiva rimozione degli ovuli dall’ovaia poco
prima dell’ovulazione.
Con la fecondazione FIVET gli ovuli vengono poi fecondati in provetta con
gli spermatozoi del partner (in Italia non è permesso la fecondazione
eterologa) o, se gli spermatozoi sono affetti da qualche grave
malformazione, essi vengono direttamente iniettati nell’ ovulo (
fecondazione artificiale I.C.S.I). Dopo la fecondazione l’embrione viene
impiantato nell’utero.
Per ogni fecondazione in vitro si producono alcuni embrioni che non
sono impiantati ma vengono conservati in azoto liquido ad una
temperatura di 196° sotto lo zero. Si stima che attualmente, nel
mondo, ci siano oltre 100.000 embrioni congelati in attesa di un
improbabile impianto. Alcuni Paesi hanno promulgato leggi in termini di
utlizzo di questi embrioni soprannumerari che vengono utilizzati per la
ricerca
Emerge il problema etico
relativo all’utilizzo o meno di
questi embrioni
Louise Brown, prima
bambina concepita in
provetta(Inghilterra,1978)
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Tirando le somme….
1) Da quanto abbiamo potuto apprendere dall’
itinerario scientifico compiuto, non esistono
punti di discontinuità nello sviluppo dell’uomo
dallo stadio di zigote alla nascita di un bambino
a termine.
L’embrione, come il neonato o il vecchio, è solo
una diversa forma della stessa persona.
2) Le spettacolari proprietà delle cellule
staminali adulte ci portano a sostenerne la
ricerca scientifica e la più ampia
divulgazione dei risultati
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