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Caratteristiche e Classificazione delle Cellule Staminali, Appunti di Anatomia

Una dettagliata descrizione delle cellule staminali, loro classificazione e proprietà specifiche. Vengono trattate cellule staminali embrionali e adulte, con un focus sui loro potenziali impieghi terapeutici. Il testo include anche informazioni su cellule iPS, pluripotenti, multipotenti, unipotenti e cellule staminali fetali, cordone ombelicale e del liquido amniotico.

Tipologia: Appunti

2020/2021

Caricato il 15/01/2021

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ohhitsvale-e 🇮🇹

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LE CELLULE STAMINALI
“I loro ottenimento”
Che cosa sono le cellule staminali?
Una cellula staminale è una cellula immatura che presenta due caratteristiche
principali che la distingue dalle altre cellule:
1. l’auto-rinnovamento (o self-renewal), ossia la proprietà per la quale le cellule
sono in grado di riprodurre se stesse
2. il potenziale differenziativo, inteso come la capacità di una singola cellula di
dare origine a una progenie che comprende differenti tipi cellulari.
Una ulteriore definizione è su base funzionale: una cellula staminale è tale quando è in
grado di generare le diverse componenti cellulari del tessuto in cui si trova per l’intera
durata della vita dell’organismo.
Classificazione cellule staminali
Le cellule staminali si trovano infatti lungo tutto il corso dello sviluppo di un individuo e
si presentano con un grado di plasticità differente che permette di classificarle in:
Totipotenti: è lo zigote, in quanto cellula che può differenziare dando origine
ad un organismo completo. Si tratta di una cellula transiente non espandibile
come tale. Questo stato viene mantenuto anche nelle fasi immediatamente
successive fino all’embrione allo stadio di 8 cellule.
Pluripotenti: a questo gruppo appartengono due tipologie cellulari: le prime,
presenti transientemente nella blastocisti, prendono il nome di cellule
embrionali staminali (ES); le seconde, denominate “cellule iPS” (cellule dalla
pluripotenza indotta) sono invece il risultato di una recente scoperta che
prevede una manipolazione in laboratorio, sono ottenute riprogrammando,
mediante l’inserimento di alcuni geni legati alla pluripotenza, cellule mature
adulte a cellule simili alle staminali embrionali. Diversamente dallo zigote, le
cellule pluripotenti non possono differenziare in un organismo completo.
Tuttavia mantengono un elevato potenziale differenziativo in quanto sono in
grado di produrre i derivati dei tre foglietti germinativi (ectoderma, mesoderma
ed endoderma; da essi si originano tutti i tessuti dell’organismo) e quindi di
generare staminali tessuto-specifiche oltre alle tipologie di cellule
funzionalmente mature che da esse derivano si tratta delle oltre 250 grosse
tipologie di cellule presenti nel feto e nell’organismo adulto. Le cellule
pluripotenti non possono generare cellule dei tessuti extra-embrionali
(trofoectoderma e placenta).
Multipotenti: sono le cellule staminali adulte e tessuto-specifiche (dette anche
somatiche), presenti nei diversi tessuti del feto e dell’organismo adulto e in
grado di differenziare solamente nei tipi cellulari del tessuto di cui fanno parte.
Per esempio la cellula staminale ematopoietica differenzia generando gli 8
principali tipi cellulari maturi che compongono il sangue. È importante
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Scarica Caratteristiche e Classificazione delle Cellule Staminali e più Appunti in PDF di Anatomia solo su Docsity!

LE CELLULE STAMINALI

“I loro ottenimento”

Che cosa sono le cellule staminali? Una cellula staminale è una cellula immatura che presenta due caratteristiche principali che la distingue dalle altre cellule:

  1. l’auto-rinnovamento (o self-renewal), ossia la proprietà per la quale le cellule sono in grado di riprodurre se stesse
  2. il potenziale differenziativo , inteso come la capacità di una singola cellula di dare origine a una progenie che comprende differenti tipi cellulari. Una ulteriore definizione è su base funzionale: una cellula staminale è tale quando è in grado di generare le diverse componenti cellulari del tessuto in cui si trova per l’intera durata della vita dell’organismo. Classificazione cellule staminali Le cellule staminali si trovano infatti lungo tutto il corso dello sviluppo di un individuo e si presentano con un grado di plasticità differente che permette di classificarle in:
  • Totipotenti : è lo zigote, in quanto cellula che può differenziare dando origine ad un organismo completo. Si tratta di una cellula transiente non espandibile come tale. Questo stato viene mantenuto anche nelle fasi immediatamente successive fino all’embrione allo stadio di 8 cellule.
  • Pluripotenti : a questo gruppo appartengono due tipologie cellulari: le prime, presenti transientemente nella blastocisti, prendono il nome di cellule embrionali staminali (ES); le seconde, denominate “ cellule iPS ” (cellule dalla pluripotenza indotta) sono invece il risultato di una recente scoperta che prevede una manipolazione in laboratorio, sono ottenute riprogrammando, mediante l’inserimento di alcuni geni legati alla pluripotenza, cellule mature adulte a cellule simili alle staminali embrionali. Diversamente dallo zigote, le cellule pluripotenti non possono differenziare in un organismo completo. Tuttavia mantengono un elevato potenziale differenziativo in quanto sono in grado di produrre i derivati dei tre foglietti germinativi (ectoderma, mesoderma ed endoderma; da essi si originano tutti i tessuti dell’organismo) e quindi di generare staminali tessuto-specifiche oltre alle tipologie di cellule funzionalmente mature che da esse derivano si tratta delle oltre 250 grosse tipologie di cellule presenti nel feto e nell’organismo adulto. Le cellule pluripotenti non possono generare cellule dei tessuti extra-embrionali (trofoectoderma e placenta).
  • Multipotenti : sono le cellule staminali adulte e tessuto-specifiche (dette anche somatiche), presenti nei diversi tessuti del feto e dell’organismo adulto e in grado di differenziare solamente nei tipi cellulari del tessuto di cui fanno parte. Per esempio la cellula staminale ematopoietica differenzia generando gli 8 principali tipi cellulari maturi che compongono il sangue. È importante

sottolineare che le cellule staminali adulte (del sangue, della pelle, del muscolo, del sistema nervoso, del rene, ecc), sebbene raggruppate in un’unica tipologia, comprendono categorie e definiscono ambiti di ricerca ben distinti, in quanto a caratteristiche delle cellule, possibilità del loro isolamento ed espansione, potenzialità differenziativa e potenziali impieghi terapeutici. Nelle diverse tipologie di cellule staminali presenti nelle varie fase dello sviluppo si assiste ad un graduale restringimento delle potenzialità differenziative delle cellule.

  • Unipotenti : sono presenti nei tessuti adulti, potenzialmente più limitate nonché organo-specifiche, sono in grado di auto-rinnovarsi e di differenziare nel tipo cellulare del tessuto di appartenenza, assicurandone la riparazione ed il mantenimento. Cellule staminali embrionali Cosa sono? Le cellule staminali embrionali sono cellule che hanno la stupefacente proprietà di poter generare tutte le cellule del corpo. Per questa loro caratteristica sono anche chiamate cellule staminali pluripotenti. Dove si trovano? Le cellule staminali embrionali si trovano in embrioni a uno stadio molto immaturo dello sviluppo, quando sono più piccoli di una punta di spillo. Possono essere estratte dall’embrione allo stadio di blastocisti e coltivate in laboratorio sotto forma di linee cellulari che si moltiplica- no indefinitamente. Nel 1981 alcuni scienziati sono riusciti per la prima volta a ricavare delle cellule staminali da embrioni di topo. Solo nel 1998 si è invece riusciti a ricavare delle cellule staminali da embrioni umani, creati in provetta con la fecondazione artificiale e donati alla ricerca. Cellule staminali embrionali possono essere ricavate anche da embrioni ottenuti mediante la tecnica della clonazione o trasferimento nucleare. A cosa servono? Sono considerate una risorsa preziosa per la medicina perché potrebbero essere usate per riparare tessuti e organi danneggiati oppure per curare gravi malattie. Cellule staminali adulte Cosa sono? Le cellule staminali adulte sono cellule parzialmente specializzate responsabili di rigenerare le cellule che vengono perse in seguito a un danno o nella normale attività di un tessuto. Hanno la capacità sia di autorinnovarsi (cioè di rigenerare cellule staminali uguali a se stesse), sia di produrre le cellule specializzate che assolvono alle funzioni del tessuto o dell’organo di appartenenza. Le cellule staminali adulte sono in genere multipotenti poiché possono generare solo alcuni tipi di cellule specializzate e in quantità limitata, ma alcune staminali adulte sono unipotenti perché producono un solo tipo di cellula specializzata. Dove si trovano? Le cellule staminali adulte si trovano in molti tessuti e organi del nostro corpo. In particolare sono state osservate nel midollo osseo (dove generano ogni giorno miliardi

Cellule staminali fetali Cosa sono? Sono cellule staminali estratte dal feto, durante il periodo dello sviluppo che va dalla decima settimana di gestazione fino alla nascita A cosa servono? Le cellule staminali fetali hanno essenzialmente le proprietà delle cellule staminali adulte, cioè sono parzialmente specializzate e possono generare solo pochi tipi cellulari. Tuttavia, essendo derivate da un organismo più giovane, sono dotate di maggiori capacità di moltiplicarsi e attecchire. A paragone delle cellule staminali adulte sarebbero inoltre più semplici da ottenere poiché potrebbero essere ricavate dai feti di aborti spontanei o volontari. Si possono usare per curare malattie? Al momento no, ma sono in corso di sperimentazione sull’uomo. Esperimenti condotti su animali hanno mostrato che le cellule staminali fetali possono miglio- rare le conseguenze dell’infarto o del danno spinale. Cellule staminali del cordone ombelicale Cosa sono? Le cellule staminali del cordone ombelicale sono cellule staminali del sangue. Sono simili alle cellule staminali del sangue che si trovano nel midollo osseo dell’adulto ma essendo derivate da un organismo più giovane (il neonato) hanno maggiori capacità di moltiplicarsi e di attecchire. Dove si trovano? Le cellule staminali del cordone ombelicale si trovano nel sangue del cordone ombelicale e nel circolo sanguigno del neonato. Al momento della nascita, quando il cordone viene staccato dal neonato, le cellule in esso contenute possono essere facilmente raccolte e congelate per usi successivi. Si possono usare per curare malattie? Sì, sono attualmente usate per curare diverse malattie del sangue, come le leucemie. La persona da curare viene trattata con forti dosi di chemioterapici, in modo da eliminare le sue cellule malate presenti nel sangue e nel midollo osseo, quindi gli vengono iniettate delle cellule staminali di cordone ombelicale, che popolano il midollo e producono nuove cellule sane del sangue. Poiché la quantità di cellule che si ricava da un cordone ombelicale è piuttosto scarsa, di solito le cellule staminali del cordone sono sufficienti solo a curare bambini fino a circa 25 Kg di peso. Una quantità molto maggiore di cellule staminali con le stesse caratteristiche può essere ricavata dalla placenta, ma questa procedura per ora è poco usata. Le cellule staminali del cordone ombelicale potrebbero essere usate in futuro per curare altre malattie oltre a quelle del sangue: sono in corso sperimentazioni per il diabete, l’ictus e l’infarto.

Cellule staminali del liquido amniotico Cosa sono? Sono cellule staminali con caratteristiche miste tra quelle delle staminali embrionali e quelle delle staminali adulte. Infatti sembrano essere molto versatili (come le staminali embrionali) ma non formano tumori negli animali da esperimento (similmente alle staminali adulte). Le cellule staminali del liquido amniotico sono molto promettenti per un futuro uso clinico poiché sono relativamente facili da ottenere, potrebbero essere usate per curare il bambino stesso già al momento della nascita e inoltre non pongono i problemi etici delle cellule staminali embrionali. Dove si trovano? Si trovano nel liquido amniotico, il liquido in cui è sospeso il feto durante la gravidanza. Si possono usare per curare malattie? Ancora no. Le ricerche su queste cellule sono ancora agli inizi e non sono mai stati fatti studi sull’uomo per vedere la loro capacità di curare malattie. Nel 2010 alcuni scienziati sono riusciti a trasformare le cellule staminali del liquido amniotico in cellule staminali pluripotenti indotte (vedi paragrafo successivo) per renderle più simili a staminali embrionali e quindi più versatili. Tuttavia sono necessarie ancora molte ricerche prima che queste cellule raggiungano l’uso clinico. Cellule staminali pluripotenti indotte (iPS) Cosa sono? Sono delle cellule staminali embrionali artificiali, che vengono prodotte in laboratorio a partire da cellule del corpo di diversa natura (es. cellule della pelle o del sangue). Le cellule di partenza vengono modificate in modo da far esprimere dei geni tipici delle staminali embrionali, con un processo chiamato riprogrammazione. Le cellule così modificate vengono chiamate cellule staminali pluripotenti indotte ( iPS, induced Pluripotent Stem cells ) e si comportano in modo molto simile alle cellule staminali embrionali, diventando capaci di formare tutti gli organi e i tessuti del corpo. Dove si trovano? Vengono create nei laboratori di ricerca. Si possono usare per curare malattie? Ancora no. I metodi usati per creare le cellule staminali pluripotenti indotte innescano dei processi che sono perlo più misteriosi e che potrebbero facilitare una successiva trasformazione maligna delle cellule. Molti laboratori sono impegnati a cercare dei metodi per produrre iPS sempre più semplici e sicuri, e vengono continuamente prodotti dei miglioramenti in questo senso. Infatti le cellule staminali pluripotenti indotte rappresentano una risorsa molto promettente per la medicina, poiché permettono di ottenere da una persona adulta una sorgente di cellule staminali “simil-embrionali” che potrebbero essere usate per curare la persona stessa senza rischi di rigetto. Tuttavia prima che queste cellule possano essere sperimentate per curare delle malattie è necessario che vengano studiate molto più a fondo.