Biologia per esame orale parte 1 (staminali,organismi modello, biotecnologie)

Dove si trovano le cellule staminali?

• Le cellule staminali sono classificate in:
• cellule staminali embrionali (ES)
• cellule staminali fetali
• cell. str. amniotiche
• cell. str. del cordone ombelicale
• cell. str. adulte

Le ES sono ottenute in laboratorio e sono al centro di un dibattito di carattere etico. L'estrazione da queste cellule è infatti connessa alla distruzione di una blastocisti, ovvero di un embrione non ancora eccessivamente sviluppato che deve essere necessariamente impiantato in un utero per crescere e per cui muore. Dalla disaggregazione del suo interno viene ricavata una linea cellulare di cellule staminali embrionali umane. Grazie a finanziamenti privati, una ricerca è già attiva con embrioni congelati risultanti da inseminazione artificiale che sarebbero comunque distrutti per la perdita della loro potenzialità generativa.

Le cellule staminali fetali sono estratte dai feti tra la decima settimana di gestazione fino alla nascita. Hanno le proprietà delle cellule adulte con vantaggio di essere meglio capaci di differenziarsi.

Nell'ottobre scorso, il Ministro della Sanità ha autorizzato nel 2001 in prima lettura, un disegno di legge per l'utilizzo di cellule staminali cerebrali, cerebellari e porzione trattamento della sclerosi laterale amiotrofica.

Le cellule staminali amniotiche hanno caratteristiche molto simili a quelle embrionali ma essendo reperibili direttamente dall'individuo amniotico in cui si trovano, non comportano la distruzione di quest'ultimo. Nonostante la ricerca sia ancora a uno stadio poco avanzato, nell'uomo sono state ricavate ampiamente da cellule staminali amniotiche come ad esempio malattie della retina, il diabete e alcune malattie rare. Esistono dei centri di conservazione delle "banche di cellule staminali" dove vengono conservate l'uso autologico ovvero il paziente utilizza delle sue stesse cellule.

Stesso discorso per le staminali del cordone ombelicale.

Le cellule staminali adulte si trovano all'interno di tessuti specifici, pur conservando l'alto caratteristica di non specializzazione. Sono anche chiamate cellule staminali somatiche.

Le potenzialità differenziative delle cellule

Potenza intesa a quanti diversi tipi di cellule specializzate, una cellula staminale è in grado di formare.

• Cellula staminale totipotente: è la capacità di una singola cellula di dividersi e produrre tutte le cellule a differenziare in un organismo complessi di tessuti extraembrionali. Le cell. str. totipotenti sono le spore [nei funghi] e gli zigoti.
• Cellula staminale pluripotente: è la capacità di una singola cellula di dividersi e differenziarsi in uno qualsiasi dei 3 strati germinali:
• endoderma (rivestimento interno dello stomaco e del tratto gastrointestinale e polmoni) (vie aeree superiori e radici paratiroidee)
• mesoderma (muscoli, ossa, sangue, urogenitale)
• ectoderma (tessuti epidermici e del sistema nervoso)

Le cell. str. pluripotenti sono le cellule embrionali della blastocisti chiamate anche ES. Si differenziano in tutti i tessuti nell'intero organismo.

Cellule Staminali Multipotenti

Le cellule staminali dei tessuti sono multipotenti, perché esse sono capaci di creare molti tipi di cellule specializzate ma non tutti i tipi di cellule in un corpo o organismo.

Le cellule staminali dei tessuti possono formare solo i tipi di cellule presenti nei tessuti cui appartengono. Così le cell. st. del sangue sono in grado di generare solo le cellule che li trovano nel sangue e le cell. st. del cervello possono formare solo i vari tipi di cellule nervose, ma non sono in grado di generare i vari tipi di cellule muscolari, e così via.

• cell. st. del sangue

Solo cellule specializzate del sangue, i globuli rossi, e i bianchi e piastrine.

Cellule Unipotenti

Hanno la capacità di differenziarsi in un singolo tipo di cellule.

Ad esempio gli _epatociti che costituiscono il maggior parte del legato, sono unipotenti. La capacità del legato di rigenerarsi da un minimo del 25% del tessuto può sembrare contraddire la propria proprietà.

Le cellule germinali primitive (_{apogoni e spermagonidi}) sono staminali unipotenti.

Cellule Staminali Adulte

• Presenti soprattutto nei tessuti a ricambio fisiologico: epitelii e sangue.
• Trovate anche in altri tessuti a ricambio limitato: muscolo scheletrico (cellule satelliti).
• Evidentemente evidenziate anche se molto limitatamente in tessuti una volta considerati _perenni: nervoso e miocardio.

I tessuti diversi ne contengono quantità diverse.

Le cellule staminali adulte si localizzano nelle _{nicchie staminali}.

Il microambiente che si trova intorno alle cellule staminali Fornisce supporto e segnali che regolano i processi di auto-risgenerazione e differenziamento.

• contatto diretto
• fattori solubili
• cellule intermedie

La _{muscolo scheletrico} è un piccolo spazio laterale nella fibra muscolare in cui risiedono le cellule staminali. Dato che si trovano in posizione laterale, le cell. st. del muscolo scheletrico sono chiamate _{cellule satelliti}.

CHE COSA È CAMBIATO NEGLI ULTIMI ANNI?

1. Le cellule staminali sono state isolate e coltivate da organi le cui cellule non si dividono normalmente (cervello, cuore).
2. Le cellule staminali di un tessuto (es midollo osseo) possono dare origine a cellule > differenziate ai tessuti diversi da quello di cui risiedono (es nervi, cuore e cervello).

Esempio di plasticità delle cellule staminali mesangio blasti (cell. che si deve tote dai vasi sanguigni).

• Scoperto nel 2003 da Giula Cossu e collaboratori.
• Possono differenziare in diverse cellule del mesoderma (ossa, vasi, cuore e muscoli).

POSSIBILI BENEFICI dell'uso delle CELLULE STAMINALI

Malattie (ind oggi incurabili) per le quali si puó prospettare una terapia con cellule staminali:

• SLA, morbo di Parkinson, morbo di Alzheimer
• Infarto miocardio
• Cirrosi epatica
• Diabete
• Distrofia muscolare

LA DISTROFIA MUSCOLARE

• Gruppi di malattie neuromuscolari a carattere degenerativo che manifestano e che causa un'atrofia progressiva della muscolatura scheletrica.
• Si calcola che in Italia 1/1,5% circa della popolazione si ammala di malattie neuromuscolari: questa percentuale equivale al 10% di tutti gli ammalati neurologici.

Le forme + diffuse sono la distrofia muscolare di Duchenne e quella di Becker. Esistono però un'infinità di forme intermedie, e in persone ogni soggetto il decorso della malattia appare differente rispetto ad altri soggetti.

La malattia è trasmessa come un tratto recessivo legato al cromosoma X e si manifesta prevalentemente nei maschi.

Le diverse distrofie dipendono da mutazioni di geni che codificano per proteine che formano un'impalcatura per la membrana della fibra.

Le fibre danneggiate sono riparate da progenitori locali (cellule satelliti) o da cellule staminali.

I mesangioblasti e la terapia cellulare delle distrofi e muscolari

Funziona nel topo e nel cane e nell'uomo?

• Cellule muscolari di un topo distrofio sono molto deboli.
• Cell musc. di un topo distrofico trattato recuperano una forma normale.
• Il topo distrofia perde cellule muscolari.
• Il topo trattato recupera un numero quasi normale di cell. musc.

Tecnologia del DNA Ricombinante

La Genetica di Escherichia Coli

Il DNA di un batterio è raccolto in un unico cromosoma circolare. In alcune situazioni specifiche, un tratto di DNA può essere scambiato, trasferendo come patrimonio una caratteristica fenotipica da un organismo ad un altro uguale.

Una parte del DNA, in E. coli, tuttavia si trova su brevi sequenze circolari:

• Plasmidi
• DNA circolare a doppia elica, molto piccolo del cromosoma (v: 1/100)
• Questa presente anche in numerose copie. In condizioni favorevoli possono duplicarsi e unirsi ad un plasmide libero …
• in batterio e quindi angelosica e successivamente uscirvi.

Funzioni del DNA Plasmidico

Attività naturali possibili

• si replicano e si erigono alla divisione (non sempre)
• spesso portano a o geni per resistenza ad antibiotici
• possono portare geni metabolici ae espumerli
• … possono ricombinare con il cromosoma batterico e scambiare tratti di DNA
• possono venir trasferiti in batterio per “…brazione batterica” con il più suoi brevi tratti a vettori di DNA chromosome …ntando decentralmente dei tratti in un altro batterio

La Clonazione Genica

• consiste nella produzione in molte copie di una molecola di DNA ricombinante
• x la crescita di DNA ric, che deve essere inserito in cellule ospiti che vengono chiamate transgeniche
• x riconoscere le cellule contenenti DNA ricombinante si possono usare geni reporter di cui si conosce villenopo che servono da marcatore genetici

I Vettori che Trasportano il DNA

• all'interno di una cellula ospite
• vettori; plasmidi virus o cromosomi artificiali di lievito

Amplificazione del DNA

• Reazione a catena della polimerasi PCR
• ingredienti:
• un template
• due primer
• un miscela di deossinucleotidi trifosfati (dNTP)
• una DNA-polimerasi termostabile
• 1983 Mullis (premio Nobel x invenzione PCR)

→ proprieta sfruttate:

• condizioni di lavoro semplici dell'enzima DNA polimerasi (Pol. Thermus Acquati)
• …ridicole velocità di reazione (central?) bp/sec
• innesco di lavoro dell'enzima basato su brevi …“sequerin”e “′NIMER”
• Separazione delle doppie eliche per denaturazione