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NANOBIOTECNOLOGIEDIAGNOSTICA
MEDICINA RIGENERATIVA
TRAPIANTI CON CELLULE STAMINALIFrancesco Hinegk Giovanni Masotto
Martino Panarisi Alessandro Signora
Enrico Soprana Marco Vecchiato
DIAGNOSTICA
OBIETTIVI
STRUMENTI
►IN-VITRO
►IN-VIVO
OBIETTIVI e PROBLEMI DIANGNOSTICA
DIAGNOSTICA TRADIZIONALEPROBLEMI:
Deterioramento campione
Costi elevati
Lunghi tempi di attesa
NANO-DIAGNOSTICAOBIETTIVI:
Delocalizzazione diagnosi (P.O.C.)
Riduzione tempi attesa delle analisi
3F : Find,Fight,Follow
Diagnosi precoce ed eventuale somministrazione dei farmaci
Monitorare l’efficacia della terapia
PROBLEMI:
Eventuale tossicità
STRUMENTI DIAGNOSTICA IN-VITRO
Obiettivi:
Analisi multiparametrica
Maggiore affidabilità
Componenti:
Biorecettore
Trasduttore
Amplificatore e microelettronica
Caratteristiche:
Maggiore sensibilità, specificità, affidabilità
STRUMENTI DIANGNOSTICA IN-VIVO
Nano-ImagingObiettivi: Ricostruzione 3D
Combinazione di imaging differenti
Maggiore efficenza
Nano particelle in grado di essere attivate al bisogno
Esempi:
Imaging multi-modale
Quantum dots
Progetto della MagForce AG
Dispositivi impiantabiliObiettivi:
Miniaturizzazione
Integrazione sensori MEMS con finalità differenti
Trasmissione dati verso un ricevitore esterno
Uso di bracci robotici e rilascio farmaci
Esempi:
Progetto VECTOR
Progetto IDEAS
CONCLUSIONI DIAGNOSTICA
Obiettivi:
Miniaturizzazione
Biocompatibilità
Auto-alimentazione, Autodiagnosi
Trasmissione dati verso centri di raccolta anche remoti
Ridurre tempi attesa per i test
Diagnosi e prescrizione rapide
Problemi:
Eventuale tossicità sistemica di dispositivi per la diagnostica in-vivo
MEDICINA RIGENERATIVA
Settori
Biomateriali
Terapia con PRP
Prospettive e conclusioni
SETTORI
Tecniche e applicazioni
Ingegneria tissutale
Obiettivi
Modalità
Vantaggi
Terapia genica
Obiettivi
Modalità
Vantaggi
Terapia cellulare somatica
Cellule staminali
BIOMATERIALI
COSA S’INTENDE PER BIOMATERIALE?
Biomateriali passivi
Funzione
Biomateriali attivi
Funzione
Terapia con PRP
Cos’è il PRP e come si ottiene?
Centrifuga
Piastrine
Fattori di crescita
Attivatore piastrinico
Obiettivi:
Chirurgia estetica
Trattamento ulcere(vascolari e diabetiche)
Piaghe da decubito
Vantaggi:
Sicurezza
Costi
Prospettive e Conclusioni
Prospettive:
Mercato emergente
Conclusioni:
Ricostruzione in vivo/vitro
Utilizzo di biomateriali
TRAPIANTI CELLULE STAMINALI
Tipi di NSCs e processi rigenerativi
Il futuro delle cellule staminali
Problematiche delle cellule staminali
Proprietà delle cellule staminali
Tipologie delle cellule staminali
Patologie infiammatorie
NSCs e NSC
Effetto tropico
TIPI di NSCs e PROCESSI RIGENERATIVI
Processi rigenerativi condizione:
Fisiologica (di mantenimento)
Patologica (di riparazione)
Il cervello contiene cellule staminali neurali (NSCs) in grado di differenziarsi nelle tre tipologie di cellule nervose:
Neuroni
Oligontrocidi
Astrociti
Processi endogeni spontanei non sufficienti a promuovere un recupero funzionale ottimale del sistema nervoso
IL FUTURO DELLE CELLULE STAMINALI
Possibilità di isolare cellule staminali ed espanderle in condizioni ALTAMENTE CONTROLLATE.
Le NSCs promessa per il futuro:
includono meccanismi di NEUROPROTEZIONE e IMMUNO-MODULAZIONE;
capacità delle NPCs di instaurare un meccanismo di intercomunicazione con cellule residenti nel SNC
PROBLEMATICHE CELLULE STAMINALI
Ci sono ancora aspetti da chiarire nella tecnica somministrazione ENDOVENOSA o LOCALE delle NPCs, ovvero:
Ideale fonte di produzione di cellule staminali
Ideale via di somministrazione
Ideale tempistica di somministrazione e meccanismo d’azione da promuovere
PROPRIETÀ CELLULE STAMINALI
Abilità di alternare tra divisione cellulare simmetrica e asimmetrica
Possibilità di rimanere in stato miotonicamente quiescente in vivo
Capacità di dare origine a tutti i tipi cellulari che compongono il tessuto in cui esse risiedono
TIPOLOGIE CELLULE STAMINALI
Cellule staminali divisibili in base alle potenzialità differenziative:
Cellule TOTIPOTENTI: capacità di differenziare in tutti i tipi cellulari
Cellule PLURIPOTENTI: possono differenziare in ogni tipo di cellula somatica
Cellule MULTIPOTENTI: differenziabili in nei diversi tipi cellulari che costituiscono un sistema (turnover tessuti danneggiati)
PATOLOGIE INFIAMMATORIE SNC
Primarie: SM, ictus cerebrale, lesione midollo spinale
Caratterizzate da un evento infiammatorio che porta a neurodegenerazione
Secondarie: epilessia, Alzheimer, Parkinson
Si ha una neurodegenerazione primaria che porta ad infiammazione cronica
NPCs e SNC
Inaspettatamente, NPCs trapiantate SISTEMATICAMENTE si sono dimostrate capaci di superare le barriere, che proteggono l’SNC infiammato dove possono indurre il recupero funzionale
NCPs trapiantate in topi sani (senza un infiammazione presente ) non riescono a superare la barriera
Le NPCs sono in grado di percepire (grazie a recettori di membrana) gradienti di molecole infiammatorie che vengono rilasciate dai tessuti infiammati; in breve tempo raggiungono la sorgente di questi segnali infiammatori ed iniziano una serie di eventi che le porta a superare la barriera
EFFETTO TROFICO
Le cellule staminali concorrono alla formazione di strutture molecolari per la riparazione dei tessuti, comunicando con quelle preesistenti grazie a fattori di rilascio
IMMUNOMODULAZIONE
Le NPCs trapiantate sono in grado di modulare l’azione del sistema immunitario grazie a:
PROGRAMMAZIONE MORTE LINFOCITI T
RIDUZIONE FATTORI PRO-INFIAMMATORI
CONCLUSIONI
Il trapianto di cellule neuronali staminali è molto più articolato e complesso di quanto si ipotizzasse all’inizio delle ricerche. Questi trapianti portano ad un effetto neuro protettivo del tessuto riducendo la morte cellulare, in secondo luogo modulano la risposta dell’infiammazione. Tutto ciò è definito come plasticità terapeutica.
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