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.