Potenzialità delle cellule. Trapianti nucleari e clonazione

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1 Potenzialità delle cellule Trapianti nucleari e clonazione

2 1938 Hans Spemann Propone un esperimento di trasferimento nucleare per capire se il nucleo di una cellula differenziata è in grado di riprogrammare l informazione espressa e di controllare lo sviluppo embrionale

3 Quando un uovo di Rana pipiens viene punto con ago di vetro avvengono modificazioni citologiche e biochimiche che simulano la fecondazione

4 La clonazione Il temine clone deriva dal greco klón = germoglio o ramoscello. In biologia un clone è una serie di individui geneticamente identici, che derivano dallo stesso progenitore.

5 Tecniche di clonazione 1. riproduzione di embrioni per disaggregazione o suddivisione di un embrione (Embryo-splitting= scissione embrionale) nelle prime fasi di sviluppo; 2. riproduzione di individui geneticamente identici mediante il trasferimento del nucleo di una cellula somatica di embrioni, feti o di individuo adulto in un oocita enucleato; 3. trasferimento del nucleo di un oocita nel citoplasma di un secondo oocita enucleato.

6 Tecniche di clonazione: scissione gemellare (o embryo splitting)

7 Tecniche di clonazione: trasferimento nucleare

8 Riprogrammazione nucleare Clonazione per SCNT = processo mediante il quale il nucleo di una cellula somatica viene attivato dall ooplasma attraverso meccanismi ancora oggi sconosciuti. L effetto dell ooplasma riflette l abilità unica dell oocita di creare un genoma embrionale funzionale a partire dai genomi dei due gameti.

9 Finalità riproduttiva per ottenere individui con patrimonio genetico identico a quello del donatore del nucleo; terapeutica: a) mediante nucleo-transfer da un oocita ad un altro, si può ottenere un embrione immune da malattie mitocondriali o cromosomiche; b) per ottenere organi, tessuti e linee cellulari prescelte. Il prodotto della clonazione sarebbe sempre un organismo-individuo (con o senza encefalo), ottenuto con la clonazione con nucleo-transfer e in possesso del patrimonio genetico prescelto; sperimentale per lasciare semplicemente aperta alla ricerca la possibilità di fare.

10 Clonazione terapeutica Il nucleo di una cellula uovo donatore viene rimosso e sostituito con il nucleo di una cellula adulta, cellula somatica. Non è previsto l utilizzo di spermatozoi ne di un embrione da impiantare in un utero femminile. Le cellule risultanti si possono potenzialmente differenziare in cellule specializzate utili per il trattamento e cura di gravi patologie.

11 Briggs and King (1952)

12 Clonazione di un girino Rana pipiensis Il nucleo proviene da una cellula embrionale (blastula) 80% Le cellule sono totipotenti

13 Briggs e King provano a prendere nuclei da cellule in stadi più avanzati dello sviluppo Nuclei da cellule somatiche Nuclei da cellule germinali di girino Nessun girino 40 % La potenzialità sembra diminuire con lo sviluppo: con il differenziamento le cellule perdono la capacità di dirigere lo sviluppo

14 Clonazione di un girino Gurdon, 1962 Xenopus laevis il nucleo proviene da una cellula differenziata 10/726 girini Trapianti in serie: dopo il primo trapianto i nuclei vengono trasferiti dalle blastule in altre uova 7%

15 Gurdon e Briggs e King Gurdon utilizza un organismo più primitivo Xenopus ha una capacità di rigenerazione maggiore e lo sviluppo iniziale è tre volte più rapido di quello della Rana pipiens. Quest'esperimento fu però criticato da Briggs e King che sostennero che: 1. le cellule di girino potevano essere contaminate da cellule germinali che migrano e spesso sostano attraverso l'intestino 2. non si poteva con certezza affermare che le cellule di un girino così giovane fossero sicuramente differenziate

16 Il seguito non è stato un successo 1981: Hoope e Illmensee trasferirono nuclei di cellule embrionali di topo allo stadio di blastocisti in oociti enucleati e affermarono di aver ottenuto alcuni topolini. Purtroppo nè loro, nè altri ricercatori riuscirono a ripetere l'esperimento con successo. Si continuò solo in campo zootecnico per l'interesse economico che ne poteva derivare.

17 pecora Dorset pecora Blackface 1997: nasce DOLLY

18 Il clonaggio di Dolly Ian Wilmut and Keith Cambell Sincronia del ciclo cellulare nelle due cellule

19 G1 Quando il nucleo entra nel citoplasma, le proteine "ri-programmano" i cromosomi nel nucleo

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21 Su quasi 300 embrioni così costruiti è nata Dolly, una pecora Dorset con genoma nucleare identico a quello della madre e con genoma mitocondriale identico a quello della pecora Blackface che ha donato l'oocita

22 CLONAZIONE DEI TOPI 1998 lo scienziato giapponese Ryuzo Yanagimachi ha clonato cinquanta topi a partire da una cellula adulta e ha ottenuto successivamente altre tre generazioni di cloni con lo stesso patrimonio genetico della donatrice.

23 Clonazione dei topi Donatori Cellule follicolari del cumulo ooforo Cellule del Sertoli Cellule nervose

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25 Cumulina

26 La clonazione Gli individui clonati non sono però sani Difetti di metilazione Mancata attivazione dei geni impressi Assenza di modificazioni degli istoni I topi clonati hanno nei loro organi modelli anomali di espressione dei geni

27 Dopo 80 anni dall'esperimento suggerito da Spemann. Una cellula differenziata di un adulto contiene l'intero patrimonio genetico e questo può essere riprogrammato e diretto verso lo sviluppo di un nuovo individuo. Importante è il ruolo svolto dalla cellula uovo: è in grado di azzerare il programma di una cellula già completamente differenziata e di guidarlo verso tutti gli stadi di sviluppo embrionale. Similarità di comportamento con le cellule neoplastiche.

28 In 2004, cloned mice were derived from the nuclei of olfactory neurons using a method similar to that used by Gurdon. These neurons were derived from a genetically engineered mouse that expressed the autofluorescent green fluorescent protein.

29 CLONAZIONE UMANA 1993 Stillman e Hall della George Washington University (GWU), hanno annunciato in un congresso la positività dell'esperimento di clonazione di 17 embrioni umani, ottenuti con la fecondazione in vitro, producendo embrioni geneticamente identici, ma diversi dai genitori, stimolando la divisione dello zigote. L'esperimento è stato interrotto ai primi stadi di sviluppo.

30 CLONAZIONE UMANA 26 DICEMBRE 2002 Nasce EVE, la prima bambina clonata?

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