21 ottobre 2011,napoli
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21 Ottobre 2011,Napoli. Le cellule Stromali Mesenchimali. Le Cellule Staminali. Le cellule staminali ( stem cells , SC) sono cellule non specializzate a uno stadio precoce di sviluppo. Hanno la caratteristica di riprodursi a lungo senza differenziarsi - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
21 Ottobre 2011,Napoli
Le cellule Stromali Mesenchimali
Le cellule staminali (stem cells, SC) sono cellule non specializzate a uno stadio precoce di sviluppo.
Hanno la caratteristica di riprodursi a lungo senza differenziarsi (auto-rinnovamento) e di dare origine a cellule progenitrici
dalle quali derivano linee cellulari differenziate (muscolari, ematiche, nervose, ecc...).
Possono dividersi e differenziarsi in un largo numero di tipi cellulari che producono i tessuti e gli organi del corpo.
Le Cellule Staminali
Proprietà delle Cellule Staminali
• Capacità di riprodursi all’infinito• Abilità a specializzarsi in diversi tipi cellulari
Divisione simmetrica
Divisione asimmetrica
Differenziamento delle cellule progenitrici
Autorinnovamento e differenziamento
Potenziale differenziativo Tipo di staminale Numero di tipi cellulari Tipi di cellule risultanti
Totipotenzialità Zigote Tutti Tutti i tipi cellulari
Pluripotenzialità Cellule embrionali coltivate Tutti, eccetto le membrane enbrionali
Cellule da tutti i foglietti germinativi
Multipotenzialità Cellule ematopoietiche Molti Muscolo scheletrico, muscolo cardiaco, fegato, cellule del
sangue
Oligopotenzialità
Precursori mieloidi Pochi Alcuni tipi di cellule del sangue
Cellule staminali mesenchimali Pochi
Condrociti, miociti, osteoblasti, adipociti, cellule endoteliali,
cellule neurali
Potenziale
• Embrionali
• Fetali
• Placentali o cordonali
• Adulte
Principali tipi di staminali
Origine
• Difficoltà nel controllare la differenziazione in vitro• Uso omologo: possibilità di risposta immunologica • Cancerogenicità• Problemi etici
Problemi nell’uso di cellule staminali non adulte
• Ematopoietiche
• Stromali o Mesenchimali• Neurali• Muscolari • Pancreatiche • Epatiche • Epiteliali
Cellule staminali adulte o somatiche
Midollo osseo: principale fonte di MSC
CD 13 Aminopeptidase N, APN, gp150 +++
CD 29 VLA-1/4 subunit (Integrin β1 chain) +
CD 44 H-CAM, Pgp-1, Hermes antigen (ECMR-III) ++
CD 49d VLA-4 subunit (Integrin 4) +
CD 54 Intercellular Adhesion Molecule, ICAM-1 +
CD 90 Thy-1 ++
CD 105 Endoglin ++
CD 14 MO2 - LPS-receptor --
CD 45 Leukocyte common antigen (LCA), T200 --
CD 71 T9 – Transferrin Receptor -
CD 106 VCAM-1 --
Carta d’Identità delle MSC
• Supporto all’ematopoiesi
• Attrazione di cellule ematopoietiche
circolanti (homing)
• Immunosoppressione
• Capacità di differenziare in cellule
tessuto-specifiche (rigenerazione
tissutale)
• Angiogenesi- Vasculogenesi
Funzioni delle MSC
Teoria della plasticità
Fattori tissutali locali (citochine, fattori di crescita) possono “riprogrammare” la cellula staminale
Alexander Jakovlevich Friedenstein(1924-1997)
Friedenstein, 1966 J EMBRYOL EXP MORPH
Osso trabecolare (Osyczka, 2002 Ann NY Acad Sci)Periostio (Nakahara 1991, J Othop Res)Grasso sottocutaneo (Zuk, 2001 Tissue Eng)Grasso viscerale (Tholpady, 2003 Anat Rec)Grasso intrapatellare (Whickham, 2003, Clin. Orthop &R.R.)Periciti (Brighton, 1992 Clin Orthop)Sangue (Zvaifler, 2000 Arthritis Res)Derma (Toma, 2001Nat Cell Biol; Young, 2001, Rec)Muscolo (Lu, 2003 BBRC)Membrana sinoviale (De Bari, 2001 Arthritis Rehum) Pancreas fetale (Hu, 2003 J lab Clin Med)Polpa dei denti (Gronthos, 2000 PNAS)Denti da latte (Miura 2003 PNAS)Legamenti Peridontali (Trubiani 2005; Int J of Immunopat & Pharm)
…origine
?
?
Tendon
(Badiavas ARCH DERMATOL 2003)
Endothelium
(Reyes JCI 2002)
Neurons
Azizi (PNAS 1999)Sancez-Ramos (EXP NEUROL 2000)
Liver
(Schwartz, JCI 2002)
BoneJaiswal
(J CELL BIOCHEM 1997)
Fat Pittenger
(SCIENCE 1999)
CartilageYoo (JBJS 1998)
Makino(JCI 1999)
Cardio m.
Muscle Ferrari
(SCIENCE 1998)
Pancreatic β-cells (Ianus, JCI 2003)
Renal epithelial cells(Kale, JCI 2003)
La potenzialità
Applicazioni terapeutiche delle ASCs
• Ferite difficili /Ustionati• PVD• Infarto miocardico• tumore• Artrite• Parkinson• Alzheimer• Diabete• Disfunzioni ematiche• Lesioni del midollo• Rigenerazione Tissutale
FETO
LIQUIDO AMNIOTICO CORDONE OMBELICALE
EMBRIONE
VILLI CORIALI MIDOLLO OSSEO
TESSUTO ADIPOSO SANGUE PERIFERICO
FONTI DI cellule MSC
MSC
ADI
PBMMP
FONTI DI cellule MSC
1. Accelerare i processi riparativi.2. Intervenire dove gli attuali approcci terapeutici non sono soddisfacenti
Obbiettivi
70% della serie leucocitaria19% della serie eritroide
Circa 1:18.000 SSCSu 64.000.000 di cellule nulceate 3555 SSC
Muschler GF: J Orthop Res. 2001 Jan;19(1):117-25
1. Impiantare il midollo intero
2. Impiantare le cellule mononucleate isolate
3. Impiantare una popolazione delle cellule isolate
4. Impiantare le cellule dopo espansione
Prelievo Isolamento
Espansione
impianto
Fattori di crescita
Assemblaggio
Il sogno…
EU IT
IN ACCORDANCE COMPLY
Good Manufacture Practice
La normativa
Chimici
Biologici
1. Impiantare il midollo intero2. Impiantare le cellule mononucleate isolate3. Impiantare una popolazione di cellule isolate4. Impiantare le cellule dopo espansione
-Midollo
Due tipi di cellule:
Emapoietiche• Popolazione estesa• Formano linee sangue• Non formano osso?
Mesenchimali• Popolazione limitata• Formano cellule
osteoprogenitrici• Formano osso,tendine, cartilagine,muscolo,grasso
EmapoieticheMesenchimali
Concentrazione di cellule Mesenchimali Stromali
Manico ergonomicoAttacco luer
Disegno a un foro
Disegno a tre foriTacche di
profondità
5”, 12 gauge
Aghi per aspirato midollare
Aspiration to obtain osteoblast progenitor cells from human bone marrow: the influence of aspiration volume G. Muschler, C. Bohem, K. Easley. J Bone Joint Surg (Am), 1997;79-A;1699-1709
Tot cell nucleate
[Cell] nucleate/
ml Tot
Tot cell positive
ALP+
[Cell] ALP+ /ml
40 106 40 106 1451 1451
72 106 636 106 2836 1418
100 106 25 106 3526 882
1ml aspirato
2ml aspirato
4ml aspirato
Il prelievo midollo osseo dalla cresta iliaca anteriore o posteriore
Limitare il volume di aspirato a 2-4 ml per prelievo
L’ago a 3 e a 5 fori permettono di aumentare il volume di prelievo con un cospicuo risparmio di tempo senza inficiare la qualità dell’aspirato
[mononucleate] [MSC]Età Femmine Maschi Femmine Maschi<30 anni 56 106 38 106 14.843 2.829 30-49 28,5 106 37 106 3.482 1.28850-69 19 106 30 106 834 3.712>70 19,5 106 25,5 106 498 4.320
Muschler GF, Nitto H, Boehm C, Easley K. Age- and gender-related changes in the cellularity of human bone marrow and the prevalence of osteoblastic progenitors. J Orthop Res. 2001 Jan;19(1):117-25
Parametri che influenzano la cellularità
Ruolo dei monociti/macrofagi nella vasculogenesi
• Creano lo spazio tissutale attraverso la degradazione locale della matrice extracellulare
• Facilitano la penetrazione dei progenitori formano tunnel (co-migrazione)
• Coadiuvano la trasformazione delle colonne cellulari in strutture tessutali complesse (vasi)