CLONAZIONE E CELLULE
     STAMINALI
1984: UN CUORE DI BABBUINO VIENE
 TRAPIANTATO IN UNA BIMBA (“Baby Fae”) DI
 20 GIORNI




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IL MAIALE COME
      DONATORE DI ORGANI


• MOLTO SIMILI AGLI ORGANI UMANI
• GENOMA E FISIOLOGIA AMPIAMENTE
  CONOSCIUTI

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IL BUSINESS DEGLI
            XENOTRAPIANTI
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XENOTRAPIANTI:
     VANTAGGI E SVANTAGGI

   VANTAGGI         SVANTAGGI

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  ILLIMITATA      • D...
STORIA DELLA CLONAZIONE
 1936- Hans Spemann compie i primi studi sulla TOTIPOTENZA di cellule differenziate negli
 anfibi ...
PRINCIPALI FASI DELLO SVILUPPO UMANO
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LE TECNICHE
EMBRYO SPLITTING      TRASFERIMENTO
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• Xenopus (1952)      • Pecora (1997)

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PERCHE’ CLONARE UN ESSERE
         VIVENTE?


• CLONAZIONE RIPRODUTTIVA
  (ANIMALE E UMANA)



• CLONAZIONE TERAPEUTICA
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LA CLONAZIONE UMANA

NEL 2001 LA ADVANCED CELL TECHNOLOGY

 ANNUNCIA DI AVER OTTENUTO EMBRIONI

 UMANI DA CELLULE SOMATICH...
LE PROBLEMATICHE
PERCENTUALI DI SUCCESSO

• 1 INDIVIDUO SU 400 OOCITI (PECORA)
• 8 INDIVIDUI SU 250 OOCITI (BOVINO)
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LA SITUAZIONE LEGISLATIVA
                             ITALIA
•   ORDINANZA DEL MINISTRO DELLA SANITÀ SUL DIVIETO DI PRATI...
LA CLONAZIONE TERAPEUTICA
PRODUZIONE DI CELLULE STAMINALI
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LE CELLULE STAMINALI
CELLULE STAMINALI           CELLULE STAMINALI
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LA PROGRESSIONE TUMORALE




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LE TERAPIE GIA’ IN USO
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CELLULE           CELLULE STAMINALI
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  STAMINALI
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TNSA- TRASFERIMENTO NUCLEARE
   PER LA PRODUZIONE DI CELLULE
       STAMINALI AUTOLOGHE

PROPOSTA EMERSA NEL RAPPORTO DULB...
FASE 1: RIMOZIONE DI UN SIGOLO BLASTOMERO




FASE 2: DIFFERENZIAMENTO DI DIVERSI TIPI CELLULARI




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Somatic cell nuclear transfer allows trans-acting factors
present in the mammalian oocyte to reprogram somatic cell
nuclei...
Clonazione Stem Cell 2009
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Clonazione Stem Cell 2009

  1. 1. CLONAZIONE E CELLULE STAMINALI
  2. 2. 1984: UN CUORE DI BABBUINO VIENE TRAPIANTATO IN UNA BIMBA (“Baby Fae”) DI 20 GIORNI 1995: Jeff Getty, MALATO DI AIDS RICEVE MIDOLLO SPINALE PRELEVATO DA UN BABBUINO, VIENE RIGETTATO IMMEDIATAMENTE
  3. 3. IL MAIALE COME DONATORE DI ORGANI • MOLTO SIMILI AGLI ORGANI UMANI • GENOMA E FISIOLOGIA AMPIAMENTE CONOSCIUTI • RISCHI DI INFEZIONI VIRALI – PERVS: PORCINE ENDOGENOUS RETROVIRUSES
  4. 4. IL BUSINESS DEGLI XENOTRAPIANTI IMUTRAN: CREA IL PRIMO MAIALE TRANSGENICO “ASTRID” CHE PORTA GENI UMANI CHE PREVENGONO IL RIGETTO IPERACUTO. NEXTRAN: CREA SUINI TRANSGENICI I CUI ORGANI SONO TOLLERATI DAI BABBUINI. OTTIENE L’APPROVAZIONE DELL’FDA PER TESTARE FEGATI TRANSGENICI SU ESSERI UMANI. ALEXION: OTTIENE SUCCESSI NELL’UTILIZZO DI CELLULE STAMINALI SUINE NELLA RIPRAZIONE DEI DANNI AL SISTEMA NERVOSO. BIOTRANSPLANT: COSTRUISCE SUINI CHE NON TRASMETONO LA PERV.
  5. 5. MAIALI “UMANIZZATI” DELLA ALEXION www.alexionpharm.com Livelli ridotti di antigeni di membrana Maiali che esprimono proteine inibenti il complemento (DAF e MCP) USATI NELLA CURA DEL PARKINSON
  6. 6. XENOTRAPIANTI: VANTAGGI E SVANTAGGI VANTAGGI SVANTAGGI • DISPONIBILITA • RIGETTO ILLIMITATA • DIFFERENZE • DISPONIBILTA FISIOLOGICHE IMMEDIATA • INFEZIONI • POSSIBILE • DIRITTI DEGLI TRATTARE I ANIMALI DONATORI
  7. 7. STORIA DELLA CLONAZIONE 1936- Hans Spemann compie i primi studi sulla TOTIPOTENZA di cellule differenziate negli anfibi (Salamandra). 1951- due ricercatori inglesi, Robert Briggs e Thomas King riescono a trapiantare il nucleo di una cellula di embrione di rana in un ovulo. 1962- John Gurdon trapianta un nucleo, prelevato da cellule di intestino di girino, in un ovulo. La strada del trasferimento nucleare, che sta alla base delle tecniche di clonazione, è aperta. 1984- Steen Willadsen a Cambridge, in Gran Bretagna, ottiene cinque pecore tutte uguali suddividendo un unico embrione: è una tecnica che si definisce embryo splitting e riproduce quello che si verifica in natura con la nascita di gemelli identici. 1984- nasce, a Cambridge, una pecora ottenuta grazie a un trasferimento nucleare: il nucleo di una cellula embrionale viene trasferito in un ovulo da cui ha avuto origine la gravidanza 1993- Jerry Hall e Robert Stillman, della George Washington University (GWU) annunciano la clonazione di 17 embrioni umani, ottenuti con la fecondazione in vitro, producendo 48 embrioni geneticamente identici. 1996- Dolly è il primo mammifero della storia clonato a partire da un individuo adulto. Ian Wilmut del Roslin Institute di Edimburgo ha prelevato il nucleo di una cellula mammaria di una pecora adulta e l’hanno trasferito in un ovulo privato del suo nucleo. Quest’ultimo é stato poi trapiantato nell’utero di una terza pecora che ha dato alla luce Dolly.
  8. 8. PRINCIPALI FASI DELLO SVILUPPO UMANO TEMPO FASE EVENTO (GIORNI) FECONDAZIONE 0 BLASTOCISTI (107 CELLULE 4-5 AL TERMINE) DIFFERENZIAZIONE 4-6 PERDITA DELLA TOTIPOTENZA TROFOECTODERMA INIZIO ANNIDAMENTO 6 DIFFERENZIAMENTO 6-7 INIZIO DELLA DIFFERENZIAZIONE ENDODERMA PRIMITIVO DEI TESSUTI EMBRIONALI : ENDODERMA, MESODERMA ED ECTODERMA. TERMINE ANNIDAMENTO 13-14 SVILUPPO DELLA STRIA 15-18 PRIMITIVA FORMAZIONE DELL’ 16-18 DIFFERENZIAMENTO DELL’ULTIMO ALLANTOIDE ANNESSO EMBRIONALE INIZIO FORMAZIONE 42 CORTECCIA CEREBRALE INIZIO DELLO STADIO 56 L’EMBRIONE È LUNGO 25 MILLIMETRI FETALE E PESA CIRCA2 GRAMMI
  9. 9. LE TECNICHE EMBRYO SPLITTING TRASFERIMENTO NUCLEARE • Xenopus (1952) • Pecora (1997) • Rana (1962) • Topo • Pecora (1981) • Bovino • Bovino (1989) • Capra • Topo (1989) • Maiale • Scimmia (2000) • Gatto • Coniglio
  10. 10. PERCHE’ CLONARE UN ESSERE VIVENTE? • CLONAZIONE RIPRODUTTIVA (ANIMALE E UMANA) • CLONAZIONE TERAPEUTICA (CELLULE STAMINALI)
  11. 11. LA CLONAZIONE UMANA NEL 2001 LA ADVANCED CELL TECHNOLOGY ANNUNCIA DI AVER OTTENUTO EMBRIONI UMANI DA CELLULE SOMATICHE TRAMITE TRASFERIMENTO NUCLEARE. GLI EMBRIONI SI SONO SVILUPPATI FINO ALLO STADIO DI 6 CELLULE.
  12. 12. LE PROBLEMATICHE PERCENTUALI DI SUCCESSO • 1 INDIVIDUO SU 400 OOCITI (PECORA) • 8 INDIVIDUI SU 250 OOCITI (BOVINO) • 31 INDIVIDUI SU 2500 OOCITI (TOPO) RIPROGRAMMAZIONE E ANOMALIE GENETICHE • AUMENTO DELLA INCIDENZA DELLE ANOMALIE GENETICHE (12% TOPI, 38% CAPRE) • IMPOSSIBILITA’ DI INDIVIDUARE LE ANOMALIE IN FASE DI PREINPIANTO
  13. 13. LA SITUAZIONE LEGISLATIVA ITALIA • ORDINANZA DEL MINISTRO DELLA SANITÀ SUL DIVIETO DI PRATICHE DI CLONAZIONE UMANA O ANIMALE (17 OTTOBRE 1997) • DOCUMENTO SULLA CLONAZIONE UMANA E ANIMALE DEL COMITATO NAZIONALE PER LA BIOSICUREZZA E LE BIOTECNOLOGIE (13 APRILE 1999) • ORDINANZA DEL MINISTRO DELLA SANITÀ SUL DIVIETO DI PRATICHE DI CLONAZIONE UMANA (22 DICEMBRE 1999) UE • RISOLUZIONE DEL PARLAMENTO EUROPEO SUL DIVIETO DI PRATICHE DI CLONAZIONE UMANA (7 SETTEMBRE 2000) GRAN BRETAGNA • LA CLONAZIONE UMANA AI FINI DELLA RICERCA TERAPEUTICA E’ AMMESSA (1998)
  14. 14. LA CLONAZIONE TERAPEUTICA PRODUZIONE DI CELLULE STAMINALI TOTIPOTENTI PER LA CURA DELLE PATOLOGIE DEGENERATIVE E NON • CARDIOVASCOLARI (INFARTO, CARDIOPATIE DEGENERATIVE) • DEL SISTEMA NERVOSO (ALZHEIMER, PARKINSON) • RICOSTRUZIONE DEI TESSUTI DEL MIDOLLO SPINALE DANNEGGIATI
  15. 15. LE CELLULE STAMINALI CELLULE STAMINALI CELLULE STAMINALI EMBRIONALI SOMATICHE DERIVANO DA CELLULE DERIVANO DA TESSUTI EMBRIONALI PRIMA DIFFERENZIATI DELLO STADIO DI BLASTOCISTI • FETO • CORDONE OMBELICALE • ETEROLOGHE DA EMBRIONI • TESSUTI ADULTI SOVRANUMERARI • AUTOLOGHE DA EMBRIONI OTTENUTI PER TRASFERIMENTO NUCLEARE
  16. 16. LA PROGRESSIONE TUMORALE Epitelio normale Iperplasia-Displasia Iperplasia- Carcinoma in situ LA DEGENERAZIONE TUMORALE DERIVA DALLE CELLULE STAMINALI?
  17. 17. LE TERAPIE GIA’ IN USO TRAPIANTO DI CELLULE STAMINALI DERIVANTI DAL CORDONE OMBELICALE O DA SANGUE. SOSTITUISCE IL TRAPIANTO DI MIDOLLO OSSEO. AUTOTRAPIANTO DI CELLULE STAMINALI DERIVANTI DA MIDOLLO OSSEO. RIPRISTINANO LE COMPONENTI EMATOPOIETICHE DISTRUTTE DA CHEMIOTERAPIA E RADIOTERAPIA USATE NELLA TERAPIA ONCOLOGICA. TRAPIANTO DI CELLULE STAMINALI DERIVANTI DALL’EPIDERMIDE. UTILIZZATE PER RICOSTITUIRE L’EPIDERMIDE DANNEGGIATA DA USTIONI.
  18. 18. VANTAGGI E SVANTAGGI CELLULE CELLULE STAMINALI SOMATICHE STAMINALI EMBRIONALI VANTAGGI VANTAGGI • ASSENZA DI • TOTIPOTENZA PROBLEMATICHE ETICHE • FACILITÀ DI REPERIMENTO SVANTAGGI SVANTAGGI • REPERIBILITÀ IN TUTTI • PROBLEMATICHE I TESSUTI ETICHE • QUANTITÀ LIMITATA • TOTIPOTENZA NON ANCORA PIENAMENTE ACCERTATA
  19. 19. TNSA- TRASFERIMENTO NUCLEARE PER LA PRODUZIONE DI CELLULE STAMINALI AUTOLOGHE PROPOSTA EMERSA NEL RAPPORTO DULBECCO SULLE CELLULE STAMINALI (2001). LA TECNICA UTILIZZA IL TRASFERIMENTO NUCLEARE IN OOCITI E LA SUA CAPACITA’ DI ORIGINARE CELLULE STAMINALI AUTOLOGHE TOTIPOTENTI SENZA DARE ORIGINE AD UN EMBRIONE, QUINDI OVVIANDO AD UNA DELLE PROBLEMATICHE ETICHE CHE RENDONO LA CLONAZIONE TERAPEUTICA OGGETTO DI FORTI CRITICHE.
  20. 20. FASE 1: RIMOZIONE DI UN SIGOLO BLASTOMERO FASE 2: DIFFERENZIAMENTO DI DIVERSI TIPI CELLULARI CONFERMA DELLA TOTIPOTENZA
  21. 21. Somatic cell nuclear transfer allows trans-acting factors present in the mammalian oocyte to reprogram somatic cell nuclei to an undifferentiated state. Here we show that four factors (OCT4, SOX2, NANOG, and LIN28) are sufficient to reprogram human somatic cells to pluripotent stem cells that exhibit the essential characteristics of embryonic stem cells. These human induced pluripotent stem cells have normal karyotypes, express telomerase activity, express cell surface markers and genes that characterize human ES cells, and maintain the developmental potential to differentiate into advanced derivatives of all three primary germ layers.

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