Regolazione espressione genica e cellule staminali

Regolazione dell'espressione genica

• L'acetilazione e la metilazione degli istoni influenzano la trascrivibilità dei geni. Le regioni metilate sono compatte e difficili da separare, limitando l'accesso alla trascrizione.
• Fattori di crescita, ormoni, metaboliti e la matrice extracellulare possono regolare l'espressione genica influenzando i promotori dei geni.
• I miRNA sono molecole che regolano l'mRNA e possono portare alla degradazione di quest'ultimo.
• Gli esosomi sono vescicole che trasportano miRNA da una cellula all'altra, influenzando l'espressione genica nelle cellule vicine.

Rigenerazione e cellule staminali

• La planaria è un verme piatto che possiede cellule staminali non differenziate chiamate neoblasti, distribuite in tutto l'organismo.
• I neoblasti sono caratterizzati dalla proteina Piwi ed hanno un nucleo molto grande.
• Quando la planaria viene amputata, i neoblasti migrano verso la zona di amputazione, formando un blastema.
• Il blastema è una zona di nuovo tessuto in cui i neoblasti si differenziano in diversi tipi cellulari.
• Il blastema ha una polarità definita, determinando la rigenerazione delle parti mancanti del corpo.
• La quantità minima di tessuto che può rigenerare un'intera planaria è di 1/279 esimo.
• La proteina Piwi è presente anche nelle cellule staminali umane e di altri mammiferi, suggerendo un ruolo nella rigenerazione e nel differenziamento cellulare.
• Il differenziamento cellulare è regolato da segnali specifici, come la Wnt, che guidano il processo di formazione delle diverse strutture corporee.
• I vertebrati hanno perso la capacità rigenerativa di molti tessuti rispetto alla planaria.
• La planaria rigenera tessuti senza lasciare cicatrici, a differenza dei vertebrati.

Modelli animali per la rigenerazione

• Il topo MRL ha una capacità di rigenerazione del tessuto cardiaco limitata a lesioni di dimensioni inferiori a 4 mm.
• Il topo MRL presenta un sistema immunitario non molto efficiente, il che potrebbe spiegare la capacità rigenerativa.
• L'Acomys (topo delle sabbie) ha una pelle fragile che rigenera completamente dopo lesioni importanti, inclusi i follicoli piliferi, le ghiandole sebacee e sudoripare.
• L'Acomys rigenera anche il midollo spinale, i reni e il tessuto muscolare danneggiati.
• L'Acomys è un modello ideale per lo studio della rigenerazione nei mammiferi.
• Il pesce medaka è stato utilizzato per studiare la rigenerazione del cuore.
• Gli studi sul medaka hanno dimostrato che la rigenerazione del cuore è possibile utilizzando cellule staminali cardiache.

Tecniche di riprogrammazione cellulare

• Il trasferimento nucleare embrionario (SNCT) è stato utilizzato per produrre embrioni interspecifici, come ovini e bovini o quaglia e anatra cinese.
• Il SNCT da cellula di scimmia a oocita di bovino ha portato alla formazione di una morula ma non di una blastocisti.
• La partenogenesi è un processo di riproduzione asessuata in cui l'uovo si sviluppa senza fecondazione.
• La partenogenesi è stata osservata nei rettili e può essere indotta in vitro nei mammiferi.
• I mammiferi partenogenetici presentano spesso difetti di crescita e di differenziamento, probabilmente dovuti alla mancanza di regolazione dell'imprinting genomico.

Vettori virali per la terapia genica

• I lentivirus sono retrovirus che si integrano nel genoma cellulare.
• Gli adenovirus sono virus non integrativi che possono trasportare grandi quantità di materiale genetico.
• Il virus Sendai è un virus ssRNA non integrativo che può trasdurre cellule somatiche con elevata efficienza.
• I vettori lentivirali possono essere modificati per facilitare la trascrizione di geni specifici in risposta all'antibiotico doxiciclina.
• I sistemi di trasduzione non integrativi sono essenziali per aumentare la sicurezza e ridurre il rischio di tumorigenesi.
• I vettori episomici sono DNA extracromosomici che si replicano indipendentemente dal DNA cellulare.
• Le linee cellulari derivate da iPSC ottenute mediante metodi non integrativi e non virali hanno dimostrato di essere sicure.

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