10.12: Induced Pluripotent Stem Cells

Le cellule staminali sono cellule indifferenziate che dividono e producono diversi tipi di cellule. In genere, le celle differenziate in un tipo di cella specifico sono post-mitotiche, ovvero non si dividono più. Tuttavia, gli scienziati hanno trovato un modo per riprogrammare queste cellule mature in modo che "de-differenzino" e tornino a uno stato non specializzato e proliferino. Queste cellule sono anche pluripotenti come cellule staminali embrionali, in grado di produrre tutti i tipi di cellule, e sono quindi chiamate cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC).

Gli iPSC sono potenzialmente preziosi in medicina, perché un paziente che ha bisogno di un particolare tipo di cellula, ad esempio una retina danneggiata a causa della degenerazione maculare, potrebbe ricevere un trapianto delle cellule richieste, generato da un altro tipo di cellula nel proprio corpo. Questo è chiamato trapianto autologo, e riduce il rischio di rigetto del trapianto che può verificarsi quando i tessuti vengono trapiantati tra individui.

Il processo

Per creare iPSC, le cellule mature come i fibroblasti della pelle o le cellule del sangue di una persona sono coltivate in coltura. Quindi, i geni per più fattori di trascrizione vengono consegnati nelle cellule utilizzando un vettore virale, e le proteine del fattore di trascrizione vengono espresse utilizzando il meccanismo della cellula. I fattori di trascrizione si attivano poi molti altri geni che sono espressi da cellule staminali embrionali, restituendo le cellule a uno stato indifferenziato, proliferante e pluripotente.

È ancora in fase di studio se gli iPSC siano realmente equivalenti alle cellule staminali embrionali, ma sembrano essere simili e possono produrre cellule da tutti e tre gli strati germinali del corpo. Come per altri tipi di cellule staminali, gli scienziati stanno imparando a promuovere la differenziazione di specifici tipi di cellule dagli iPSC in modo efficiente, in modo che i tipi di cellule necessari possano essere prodotti in quantità adeguate.

Prime sperimentazioni cliniche

Le prime cellule retiniche trapiantate in studio clinico derivate da iPSC in pazienti con degenerazione maculare senile. Da allora, diversi studi clinici iPSC sono stati approvati per il trattamento del morbo di Parkinson, malattia cardiaca, e lesioni del midollo spinale. Le cellule prelevate dai pazienti e trasformate in iPSC vengono utilizzate anche per studiare le loro malattie in laboratorio. In generale, gli iPSC forniscono un'altra fonte di cellule staminali per la ricerca scientifica.

- [Narratore] Le cellule staminali pluripotenti indotte,iPSC

sono cellule mature e differenziate come le cellule della

pelle che vengono riprogrammate in laboratorio per essere

simili alle cellule staminali embrionali indifferenziate.

Cioè, si dividono e sono pluripotenti, sono

in grado di produrre qualsiasi tipo di cellula nel corpo.

Ad esempio, le cellule retiniche che potrebbero essere

utilizzate per sostituire il tessuto retinico danneggiato.

Per creare iPSC, cellule mature come fibroblasti della pelle

sono presi da un paziente e messi in coltura.

Quindi, in genere, i geni per i fattori di trascrizione

sono consegnati da vettori virali nei nuclei delle cellule

dove sono incorporati nel genoma.

I fattori di trascrizione attivano quindi i geni

che sono espressi da cellule staminali embrionali

de-differenziandoli in modo efficace

e portandoli a uno stato pluripotente.

Le cellule possono ora dividersi e idealmente essere dirette

per produrre un tipo specifico di cellule in coltura.

Le nuove cellule potrebbero quindi essere trapiantate

di nuovo nel paziente per curare il danno o la malattia

con il minimo rischio di rigetto

perché provenienti dalle cellule del paziente stesso.

• Induced Pluripotent Cell - A cell reprogrammed to act as a stem cell.
• Stem Cell Dedifferentiation - The process by which a differentiated stem cell reverts back to a multipotent state.
• Differentiated Stem Cells - Cells that have developed to perform specialized functions.
• Undifferentiated Cells - Cells that have not yet acquired a specialized function.
• Pluripotent Cells - Cells capable of giving rise to several different cell types.

• Define Induced Pluripotent Cell - Explain their origin and function (e.g., induced pluripotent cell).
• Contrast Stem Cell Dedifferentiation vs Differentiation - Discuss key differences (e.g., process, end result).
• Explore Examples of Undifferentiated Cells - Describe their nature (e.g., stem cells, progenitor cells).
• Explain Process of Differentiation and Dedifferentiation - discuss the changes that take place in the cell.
• Apply in Context - Explain the importance and applications of induced pluripotent stem cells in medical research.

• What are induced pluripotent cells and how are they different from other stem cells?
• What is stem cell dedifferentiation, and why is it important in regenerative medicine?
• How does differentiation change the function and role of a stem cell?

• Students - Understand how induced pluripotent cells contribute to our understanding of cell differentiation and regeneration.
• Educators - Provides a clear framework for teaching the topic of cell differentiation and pluripotency.
• Researchers - Understand the relevance of induced pluripotent stem cells for scientific study and medical applications.
• Science Enthusiasts - Offer insights into the fascinating process of cell differentiation and its role in diverse biological processes.