91 Le moderne biotecnologie a b 1 4 Le cellule tissutali sono innestate nell organo del paziente che richiede di essere rigenerato Prelievo di cellule staminali dal corpo del 2 Estrazione paziente dal Coltivazione midollo delle cellule osseo staminali 3 Le cellule staminali sono indotte a differenziarsi in cellule specializzate per il tessuto da riparare Fegato Cervello Cellule staminali Muscolo scheletrico Midollo osseo Cellula ematica Il numero delle cellule staminali risulta accresciuto Capitolo 3 Cellula adiposa Vaso sanguigno Muscolo cardiaco Osso Cellule stromali del midollo osseo Cellula epiteliale Neurone Cellula gliale 21 (a) La tecnica di prelievo, differenziazione e trapianto di cellule staminali prevede: 1) prelievo delle cellule dal corpo del paziente; 2) coltivazione delle cellule in laboratorio e loro moltiplicazione per mitosi per aumentarne la quantità; 3) trattamento delle cellule per indurle alla differenziazione in cellule specializzate, a seconda del tessuto richiesto; 4) le cellule differenziate, tissutali, sono innestate nell organo del paziente che necessita di essere riparato e rigenerato. (b) Possibili applicazioni di cellule staminali prelevate da midollo osseo; dopo la loro messa in coltura si differenziano: si possono così ottenere tessuto osseo, connettivo e muscolare striato. Si inseriscono 4 geni caratteristici delle cellule embrionali (Oct3/4, Sox2, Klf4, c-Myc), detti anche Yamanaka factors dal nome del ricercatore giapponese che li ha scoperti, e la cellula viene riprogrammata e ridiventa indifferenziata e pluripotente assumendo caratteristiche simili (anche se non identiche) alle cellule staminali embrionali. La clonazione animale La clonazione è un processo che consente di ottenere una copia identica di un animale di interesse per scopi zootecnici o biomedici. In natura esistono diversi processi che portano alla clonazione, soprattutto nelle piante, ma anche in alcuni invertebrati e in alcuni organismi unicellulari. In laboratorio la clonazione è una riproduzione artificiale ottenuta senza l apporto dei due gameti e pertanto è una riproduzione asessuale o agamica. Esistono tre tipi di clonazione: clonazione embrionale, clonazione riproduttiva, clonazione terapeutica. La clonazione embrionale è un processo simile a quello che, in natura, porta alla formazione di due gemelli monozigoti. L unica masserella di cellule totipotenti derivate dallo zigote si separa precocemente originando due embrioni con DNA identici. In laboratorio la riproduzione di embrioni si ottiene per disaggregazione o suddivisione di un embrione (Embryo - splitting = scissione embrionale) nelle prime fasi di sviluppo, quando le cellule sono totipotenti o pluripotenti, in grado cioè di generare un intero organismo. La tecnica consiste nell effettuare una fecondazione in vitro e separare le cellule che si originano dalla divisione 0100.Parte1_Cap_03.indd 91 dello zigote, ciascuna delle quali si svilupperà in modo autonomo dando origine a una serie di embrioni gemelli che vengono, poi, trasferiti in utero. La clonazione riproduttiva si verifica quando la fecondazione è sostituita dall inserimento di un nucleo prelevato da una cellula somatica dell individuo che si vuole clonare, in un ovulo denucleato, privato cioè del genoma di origine materna. Poiché il nucleo della cellula somatica porta tutto il patrimonio genetico, l individuo ottenuto possiede l identità genetica del donatore del nucleo. Successivamente la cellula ricevente si divide e in circa 5 giorni, le ripetute divisioni cellulari portano alla formazione di una blastocisti, ovvero una piccola sfera di cellule che potrà essere utilizzata per diversi scopi. Sono le sostanze contenuti nell ovocita a riprogrammare il nucleo della cellula introdotta, in modo da farla ritornare cellula staminale pluripotente e quindi iniziare lo sviluppo embrionale. Nella clonazione dei mammiferi, lo sviluppo ulteriore dell individuo richiede l impianto delle blastocisti nell utero di una madre sostituta , che potrà portare a termine la gravidanza con la nascita di un clone dell animale donatore. il caso di Dolly, la pecora più famosa del mondo. L eccezionalità di Dolly non sta nel fatto che fosse geneticamente uguale a un altra pecora (anche i gemelli monovulari lo sono, ma essi derivano da un unica cellula che si è divisa, quindi condividono nucleo e citoplasma), ma nel fatto che è stato utilizzato come nucleo donatore il nucleo di una cellula specializzata come quello della mammella, nucleo che è riuscito a riprogrammarsi e, lavorando in sincronia con il nuovo citoplasma, ad iniziare lo sviluppo embrionale. 26/02/21 16:59