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Uno sguardo alla realtà senza pregiudizio Le cellule staminali embrionali e adulte Perché ci siamo interessati allargomento? Perché concerne lo studio.

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Presentazione sul tema: "Uno sguardo alla realtà senza pregiudizio Le cellule staminali embrionali e adulte Perché ci siamo interessati allargomento? Perché concerne lo studio."— Transcript della presentazione:

1 Uno sguardo alla realtà senza pregiudizio Le cellule staminali embrionali e adulte Perché ci siamo interessati allargomento? 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 nellUniverso: luomo. Studiando siamo giunti alla conclusione che lUniverso 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 allarte (ma cosè la scienza se non la più perfetta delle arti): …quel sol marde 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 Liceo Malpighi Scuola di personaIn collaborazione conEuresis - Associazione per la promozione e la diffusione del sapere e del lavoro scientifico

2 Liceo Malpighi Scuola di personaIn collaborazione conEuresis - Associazione per la promozione e la diffusione del sapere e del lavoro scientifico Mentre nel nostro Paese risuonano nuove prese di posizione sulluso degli embrioni per la ricerca scientifica, dalle ultime notizie emergono le spettacolari proprietà delle cellule staminali adulte. Dati che evidenziano limportanza, allinterno del dibattito sulle cellule staminali dellaccuratezza terminologica. Sarebbe una semplificazione suddividere la controversia in persone favorevoli alluso degli embrioni e quindi sostenitori della ricerca sulle cellule staminali e, allopposizione, 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. Cellule staminali: cellule non specializzate in grado di dare origine a qualsiasi tipo di cellula 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.

3 Liceo Malpighi Scuola di personaIn collaborazione conEuresis - Associazione per la promozione e la diffusione del sapere e del lavoro scientifico Tutti conosciamo le parole ovulo, spermatozoo, zigote, feto. I passaggi che regolano la nascita di un uomo non sono semplici. 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 lessere 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 2 46 possibili combinazioni … Apparato genitale femminile La fecondazione dellovulo Nella tuba uterina Embrione umano: stadio 8 cellule (lembrione si sta dirigendo verso le pareti uterine per limpianto) In quale preciso momento un uomo comincia a essere uomo?

4 Liceo Malpighi Scuola di personaIn collaborazione conEuresis - Associazione per la promozione e la diffusione del sapere e del lavoro scientifico 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: allinterno 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 dellorganismo adulto. Dallectoderma si formano lepidermide,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… Dallendoderma derivano gli organi interni quali fegato, pancreas, apparato digerente, apparato respiratorio, le ghiandole…

5 Liceo Malpighi Scuola di personaIn collaborazione conEuresis - Associazione per la promozione e la diffusione del sapere e del lavoro scientifico Lembrione, come il neonato o il vecchio, è o non è una diversa forma della stessa persona? PRIMO TRIMESTRE: La lunghezza dellembrione 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 lembrione 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. Lattività delle onde cerebrali ora somiglia a quella di un adulto. Alla dodicesima settimana (termine ultimo per procedere allaborto 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 lodorato, è completamente sviluppato. I polmoni cominciano a espandersi e a contrarsi regolarmente. Pollice e indice possono essere contrapposti luno allaltro. 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. Lapparato 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. 2° settimana7°settimana9°settimana12°settimana 14°settimana 22°settimana Autopsia di Leonardo Da Vinci 8° mese

6 Liceo Malpighi Scuola di personaIn collaborazione conEuresis - Associazione per la promozione e la diffusione del sapere e del lavoro scientifico Le cellule dellembrione a questo stadio di sviluppo sono loggetto 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 dellembrione. 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. La blastula umana: riserva di organi o essere umano? Al quinto giorno dopo la fecondazione lembrione 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 iniziale Blastula fase finale Prelievo di cellule dalla blastula

7 Liceo Malpighi Scuola di personaIn collaborazione conEuresis - Associazione per la promozione e la diffusione del sapere e del lavoro scientifico 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 Con la nascita della pecora Dolly (Roslin Institute), si è sfatato il dogma dellimpossibilita 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 lovocita, sia lattivazione dello sviluppo e cioè la segmentazione dellembrione. 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. I cloni umani: banca di tessuti o embrioni a tutti gli effetti? 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 dallembrione, senza avere alcun problema di rigetto. Ma la blastocisti è in perfetta continuità con lo sviluppo embrionale e, nel caso della clonazione umana, luso dei cloni umani a fini terapeutici porta inevitabilmente alla distruzione di embrioni umani a tutti gli effetti. Enucleazione dellovulo

8 Liceo Malpighi Scuola di personaIn collaborazione conEuresis - Associazione per la promozione e la diffusione del sapere e del lavoro scientifico 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. Dal cordone ombelicale Unaltra 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 dellorganismo 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 adulte: realtà o fantasia? Cellule staminali sanguigne Cellule staminali neuronali 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 dellorganismo di cui fanno parte differenziandosi continuamente. Tale capacità può essere utilizzata indirizzando, dallesterno, la loro specializzazione in base alle necessità.

9 Liceo Malpighi Scuola di personaIn collaborazione conEuresis - Associazione per la promozione e la diffusione del sapere e del lavoro scientifico Lutilizzo delle cellule staminali derivate dai tessuti adulti ha due limiti: 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 lutilizzo di cellule embrionali, in particolare della blastula Cellule staminali adulte: Quali vantaggi? Condrocita: cellula staminale che si specializzerà in tessuto osseo o cartilagineo Cellula staminale del midollo osseo Cellula staminale neuronale Cellula staminale ematopoietica (sanguigna)

10 Liceo Malpighi Scuola di personaIn collaborazione conEuresis - Associazione per la promozione e la diffusione del sapere e del lavoro scientifico Cellula staminale totipotente Tessuto muscolare Tessuto nervoso Tessuto connettivo (sangue) Tessuto epiteliale

11 Liceo Malpighi Scuola di personaIn collaborazione conEuresis - Associazione per la promozione e la diffusione del sapere e del lavoro scientifico 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 dallovaia poco prima dellovulazione. 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 lembrione viene impiantato nellutero. 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 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 Embrioni soprannumerari: quale destino? Embrione su ago Iniezione di uno spermatozoo in ovulo (tecnica I.C.S.I.) Emerge il problema etico relativo allutilizzo o meno di questi embrioni Louise Brown, prima bambina concepita in provetta(Inghilterra,1978)

12 Liceo Malpighi Scuola di personaIn collaborazione conEuresis - Associazione per la promozione e la diffusione del sapere e del lavoro scientifico 1) Da quanto abbiamo potuto apprendere dall itinerario scientifico compiuto, non esistono punti di discontinuità nello sviluppo delluomo dallo stadio di zigote alla nascita di un bambino a termine. Lembrione, come il neonato o il vecchio, è solo una diversa forma della stessa persona. Tirando le somme…. 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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