Biologia Applicata: S. Beninati La Clonazione. Biologia Applicata: S. Beninati La clonazione Per clonazione si intende una forma di riproduzione non mediata.

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1 Biologia Applicata: S. Beninati La Clonazione

2 Biologia Applicata: S. Beninati La clonazione Per clonazione si intende una forma di riproduzione non mediata da accoppiamento sessuale. Biologia Applicata: S. Beninati

3 Tecniche di clonazione La tecnica maggiormente utilizzata è quella del trasferimento nucleare 1. Da una cellula somatica si preleva il nucleo 2. Si trasferisce il nucleo in una cellula uovo priva di nucleo 3. Si stimola loocita a crescere

4 Biologia Applicata: S. Beninati 4. La cellula uovo con il nucleo ospite diploide si divide formando lembrione Dopo lo sviluppo in provetta lembrione viene impiantato nellutero della donatrice dellovulo La gravidanza indotta conduce ad un individuo identico a quello che ha fornito il nucleo (pur persistendo differenze dovute al DNA presente nei mitocondri della madre)

5 Biologia Applicata: S. Beninati IMPRINTING GENOMICO E' un fenomeno tipico delle angiosperme e dei mammiferi che in comune hanno il fatto che l'embrione si sviluppa a spese della madre. L'imprinting riguarda una piccola serie di geni collegati alla formazione delle strutture embrionali ed extraembrionali, che devono svilupparsi in armonia. Le diverse metilazioni delle regioni regolatrici del DNA fanno esprimere i geni diversamente e la metilazione inoltre reprime geni che stimolano l'ipertrofia della placenta affinchè la madre comunque si salvaguardi ( dovendo generare altra prole ). Il DNA di una qualunque cellula differenziata ha un imprinting che gli dice da che cellula proviene. Quindi quando preleviamo il nucleo dalla cellula somatica, ci deve essere una riprogrammazione cromatinica altrimenti la capacità di espressione del suo DNA sarà condizionata.

6 Biologia Applicata: S. Beninati Limprinting genomico è una forma di controllo dellattivazione del genoma diretta da particolari geni che si ereditano in parte dalla madre e in parte dal padre. In pratica, alcune porzioni di genoma ereditate dalla madre e dal padre decidono in maniera esclusiva quali geni debbano essere attivi nel figlio mantenendo inattivi gli altri mediante una specie di guaina di rivestimento che limita laccesso al DNA per la sua lettura.

7 Biologia Applicata: S. Beninati Limprinting genomico è diventato di recente oggetto di studio di molti laboratori poiché è stato scoperto un suo coinvolgimento in diversi stati patologici, tra cui la predisposizione paterna e materna al diabete. Alcuni geni di origine paterna non opportunamente resi silenti possono condurre allo sviluppo di tumori, quali il rabdomiosarcoma, losteosarcoma, il retinoblastoma e il neuroblastoma di Wilms. Inoltre, è stato dimostrato come anche alla base della leucemia mieloide cronica dovuta alla generazione di un cromosoma particolare, chiamato Philadelphia, proveniente dalla fusione di due cromosomi diversi, il numero 9 e il numero 21, ci sia uno squilibrio nel silenziamento genico.

8 Biologia Applicata: S. Beninati Tecniche di clonazione Clonazione della pecora Dolly

9 Biologia Applicata: S. Beninati Considerazioni generali La clonazione ha dimostrato che una cellula già differenziata può sdifferenziare e divenire il componente di un altro tessuto, come nelle fasi precoci dello sviluppo embrionale

10 Biologia Applicata: S. Beninati Altre considerazioni I vantaggi di tale tecnica biologica sarebbero interessanti per la zootecnia (produzione di animali selezionati) per lambiente (clonazione di specie in estinzione), ma anche per la produzione di animali transgenici.

11 Biologia Applicata: S. Beninati Organismi transgenici Si intende un organismo nel cui corredo genetico è stato inserito il gene di un altro organismo o un gene umano, allo scopo di fargli acquisire capacità particolari come reprimere o attivare lespressione di un enzima. Questi organismi sono considerati come OGM (organismi geneticamente modificati)

12 Biologia Applicata: S. Beninati Tipi di clonazione La clonazione può essere: Terapeutica Riproduttiva o replicativa

13 Biologia Applicata: S. Beninati Clonazione terapeutica Le tecniche per la clonazione terapeutica sono essenzialmente quattro: 1. Tecnica applicata a embrioni congelati 2. Trasferimento nucleare (descritto per la Dolly) 3. Cellule staminali 4. Sdifferenziamento di linfociti (recente)

14 Biologia Applicata: S. Beninati Tecnica applicata a embrioni congelati Si preleva una cellula (blastomero) da un embrione al 5°/6° giorno (stadio a 8/16 cellule) e si fa differenziare verso la cellula e il tessuto desiderato. Si utilizzano embrioni congelati destinati alla distruzione (tesi americana) Oppure embrioni creati ex novo con la fertilizzazione in vitro (tesi inglese)

15 Biologia Applicata: S. Beninati Fecondazione in vitro

16 Biologia Applicata: S. Beninati Blastocisti

17 Biologia Applicata: S. Beninati Isolamento delle cellule staminali

18 Biologia Applicata: S. Beninati Differenziamento delle cellule prelevate

19 Biologia Applicata: S. Beninati Utilizzo terapeutico delle cellule staminali

20 Biologia Applicata: S. Beninati Trasferimento nucleare Tecnica già descritta e utilizzata per la pecora Dolly. Questa tecnica viene denominata Transfer Nuclear Staminal Autologhe o TNSA. Una variante è la tecnica Uomo-animale - nucleo umano inserito in oocita animale. - I risultati e la utilità sono discutibili.

21 Biologia Applicata: S. Beninati Cellule staminali Si raccolgono le cellule staminali (indifferenziate) dal midollo osseo di un adulto, ma anche nel sangue placentare e nel cordone ombelicale e si trapiantano. Tecnica utilizzata per forme tumorali come la leucemia (trapianto di midollo osseo)

22 Biologia Applicata: S. Beninati Sdifferenziamento di linfociti Si è appena osservato che i linfociti, cellule della serie bianca del sangue, in presenza di specifici anticorpi sdifferenziano. Possono quindi essere utilizzati per formare nuovi tessuti

23 Biologia Applicata: S. Beninati Clonazione riproduttiva La clonazione che porta alla formazione di un individuo intero si definisce replicativa, poiché crea una copia dellindividuo donatore del patrimonio genetico.

24 Biologia Applicata: S. Beninati Riproduzione sessuale Il patrimonio genetico deriva dal padre e dalla madre al 50%

25 Biologia Applicata: S. Beninati Riproduzione assessuata o clonazione Il patrimonio genetico nella clonazione deriva esclusivamente da uno solo dei due individui ad eccezione del DNA mitocondriale che deriva solo dalla madre

26 Biologia Applicata: S. Beninati Partenogenesi

27 Biologia Applicata: S. Beninati PARTENOGENESI Tipo di riproduzione non sessuale in cui luovo si sviluppa senza essere stato fecondato dallo spermatozoo. Si distinguono vari tipi di partenogenesi in relazione alla frequenza con cui avviene: accidentale che si verifica in via eccezionale in specie che normalmente si riproducono con normale fecondazione delluovo facoltativa che avviene in uova che possono svilupparsi con o senza fecondazione obbligatoria quando rappresenta lunico modo di riproduzione di uova che non possono venire fecondate per ragioni diverse, sia perché il ciclo prevede lalternanza di generazioni a riproduzione sessuata e asessuata partenogenesi ciclica, sia per motivi di distribuzione geografica partenogenesi geografica.

28 Biologia Applicata: S. Beninati la partenogenesi Rispetto al sesso dei discendenti la partenogenesi viene distinta in partenogenesi arrenotoca, solo maschi, partenogenesi deuterotoca, sia maschi che femmine, partenogenesi telitoca, quasi esclusivamente femmine.

29 Biologia Applicata: S. Beninati Orientamento della comunità scientifica La comunità scientifica è nettamente contraria alla clonazione replicativa Due fronti di pensiero esistono per la clonazione terapeutica Il fronte dei laici considera lembrione persona dal 14° giorno di vita, quindi ammette il sacrificio per il prelievo delle cellule staminali prima di tale periodo (Americani e Inglesi)

30 Biologia Applicata: S. Beninati Il fronte cattolico considera lembrione come persona fin dal suo concepimento, quindi è contrario al sacrificio degli embrioni. Tuttavia sono favorevoli alluso delle cellule staminali, come indicato dalla terza via prima esposta (cellule staminali prelevate dalladulto)