Cellule staminali, tesina

Liceo Scientifico Statale “Leonardo da Vinci” – Via Respighi, 5 – 20122

Milano

Bianca Finalde Delfini

Classe VB

a.s. 2014/2015

Il filo della vita

Immature e non specializzate, eppure così potenti: le cellule staminali

Indice

Premessa.....................................................2

Introduzione storica......................................4

Che cosa sono le cellule staminali, caratteristiche e proprietà............................5

Cellula staminale e cellula differenziata........................................5

Proprietà “necessarie e sufficienti” di una cellula staminale......6

Classificazioni delle cellule staminali.............7

Prima classificazione............................................................................. 8

Seconda classificazione.....................................................................11

Esempi di cellule staminali somatiche..........12

Cellule staminali ematopoietiche (HSC, Hematopoietic Stem Cells)............................12

Cellule staminali stromali o mesenchimali del midollo osseo

(BMSC, Bone Marrow Stromal Cells)..........................................................12

Cellule staminali cerebrali (NSC, Neural Stem Cells)........................13

Cellule staminali epiteliali.................................................................13

Cellule staminali muscolari o cellule satelliti.............................14

Cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC, induced Pluripotent Stem Cells)................................................................................................ 14

Eventuali applicazioni delle cellule staminali umane........................................................15

Ricerca sul cancro e sulle malattie congenite.............................15

Farmacologia......................................................................................... 16

Medicina rigenerativa..........................................................................16

Per concludere...........................................18

Bibliografia.................................................19

Premessa

Ciò che mi ha attratto più di ogni altra cosa verso la scelta di un argomento tanto scientifico è la mia curiosità di sapere ciò che c'è 2 dietro e dentro l'essere umano, per comprendere i meccanismi che stanno alla base del corretto funzionamento dell'organismo e delle alterazioni patologiche allo scopo di individuare nuovi approcci per il trattamento delle malattie.

Mi piacerebbe, un giorno lontano chissà, lavorare per comprendere cosa provoca una data patologia e come risolverla, scoprire nuovi meccanismi di funzionamento del nostro corpo e poter così contribuire ad aiutare i malati.

Vado a scegliere sulla strada già percorsa da mio nonno, la facoltà che mi darà in futuro la responsabilità più grande del mondo (quella della vita umana!).

Per questa ragione intendo approcciare l'argomento senza coinvolgimento etico, ma esclusivamente con la passione della scienza che è il motore della ricerca che a sua volta è il motore del progresso della società verso il miglioramento della qualità della vita.

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Introduzione storica

La ricerca vera e propria sulle cellule staminali con i primi successi, è iniziata in anni relativamente recenti (prima metà del XX secolo), quando gli scienziati iniziarono a rilevare la presenza, all’interno dei corpi di alcuni mammiferi (prima topi e solo in seguito esseri umani), di cellule “in grado di generare molte altre cellule” e successivamente, nel 1981, gli scienziati Martin Evans e Gail Martin riuscirono ad isolare per la prima volta cellule staminali embrionali murine.

Il termine “cellula staminale” però venne introdotto nella letteratura scientifica già a partire dal 1868 quando il biologo tedesco Ernst Haeckel lo utilizzò per indicare una qualsiasi cellula uovo appena fecondata (zigote) che sviluppandosi, diventa un nuovo individuo.

Poco dopo, nel 1886 il termine fu coniato anche in botanica, per indicare le parti riproduttive delle piante.

Infatti, la più probabile etimologia dell’aggettivo “staminale” è “stamen, inis”, sostantivo latino per “stame”, ovvero la parte fertile stamen

maschile del fiore delle Angiosperme; inoltre, può anche essere tradotto nel suo originario significato di “filo delle Parche”, “filo della vita”: in questo caso verrebbe sottolineata la fondamentale importanza delle cellule staminali, senza le quali NON ci sarebbe vita.

Una svolta significativa nella ricerca è avvenuta nel 1998 quando lo scienziato americano James Thomson con la sua squadra, riuscì ad estrarre ed isolare per la prima volta cellule staminali embrionali umane.

Tale traguardo ha portato negli ultimi anni sempre più scienziati ad interessarsi e ad occuparsi di cellule staminali di ogni tipo, studiandone sempre più nel dettaglio caratteristiche, proprietà e meccanismi di sviluppo. 4

Che cosa sono le cellule staminali, caratteristiche e proprietà

Cellula staminale e cellula differenziata

Una cellula staminale è una cellula primitiva e indifferenziata che tramite un processo, detto di differenziamento cellulare (“passaggio di una cellula da una condizione di organizzazione più o meno generale e omogenea ad una più speciale ed eterogenea” - E.G. Conklin), è in grado di dare origine ad una cellula più matura e differenziata, con funzioni più specifiche rispetto alla madre.

Le cellule generate tramite differenziamento, se ancora staminali, possono a loro volta differenziarsi in cellule più mature e così via, fino alla cessazione dell’attività proliferativa e alla costituzione di cellule altamente specializzate (presenti esclusivamente in un organismo adulto).

Le cellule differenziate riescono ad “esprimere” (se ancora poco mature) o sintetizzare particolari proteine strutturali, in base al tessuto di appartenenza: ad esempio infatti, due cellule che hanno avuto origine da una stessa cellula staminale (e quindi contengono geni strutturali pressoché identici) possono compiere, nella fase di splicing

trascrizione della sintesi proteica, un differente in base al tessuto di cui faranno parte e perciò da uno stesso mRNA non maturo si ricavano così due mRNA maturi diversi uno dall’altro e quindi due differenti proteine strutturali al termine della sintesi proteica.

Negli esseri umani, i principali tessuti in cui le cellule staminali si differenziano sono il tessuto epiteliale, connettivo, muscolare e nervoso. 5

Proprietà “necessarie e sufficienti” di una cellula staminale

Per essere definita “staminale” una cellula deve necessariamente godere delle seguenti tre proprietà:

• Proprietà di auto-rinnovamento, che consiste nella capacità di una cellula di compiere più o meno facilmente un numero illimitato di replicazioni, mantenendo lo stesso stadio differenziativo.

L’auto-rinnovamento e il differenziamento cellulare avvengono contemporaneamente e in due modi possibili: