Nell’ambito della rassegna culturale di arte, scienza e filosofia “Primavera Americana a Decollatura. Sul filo di ordine a caos” organizzata da Pramantha Arte contemporary art gallery
dal 1 al 17 Maggio prossimi presso l’Hotel Cardel di Decollatura, il 10 Maggio l’associazione AstroPramantha aderisce alla giornata nazionale "Occhi su Saturno" con una video proiezione di immagini dal microcosmo del corpo umano nel lavoro del medico ricercatore Gianluca Vadalà dell’Università Campus Bio-Medico di Roma.
Si ringrazia il dott. Gianluca Vadalà per la gentile concessione.
Gianluca Vadalà, La bellezza delle cellule staminali (Msc and art)
1. Università Campus Bio-Medico di Roma
Via Álvaro del Portillo, 21 - 00128 Roma - Italia
1Department of Orthopaedic and Trauma Surgery, Campus University Bio-Medico of Rome, Italy
2Cell Factory, Center of Transfusion Medicine, Cellular Therapy and Cryobiology, Department of
Regenerative Medicine, Fondazione IRCCS Ca’ Granda Ospedale Maggiore Policlinico, Milano, Italy
La bellezza delle Cellule Staminali
Dr Gianluca Vadalà, MD, PhD
DIPARTIMENTO DI ORTOPEDIA E TRAUMATOLOGIA
DIRETTORE: PROF. VINCENZO DENARO
www.cellfactorymilano.com
2. Università Campus Bio-Medico di Roma
Via Álvaro del Portillo, 21 - 00128 Roma - Italia
stem
cell
What
is
a
stem
cell?
stem
cell
SELF-‐RENEWAL
specialized
cell
e.g.
muscle
cell,
nerve
cell
DIFFERENTIATION
http://www.eurostemcell.org
3. Università Campus Bio-Medico di Roma
Via Álvaro del Portillo, 21 - 00128 Roma - Italia
1
stem
cell
Self
renewal
-‐
maintains
the
stem
cell
pool
4
specialized
cells
DifferenEaEon
-‐
replaces
dead
or
damaged
cells
throughout
your
life
Why
self-‐renew
AND
differen8ate?
1
stem
cell
http://www.eurostemcell.org
4. Università Campus Bio-Medico di Roma
Via Álvaro del Portillo, 21 - 00128 Roma - Italia
Where
are
stem
cells
found?
embryonic
stem
cells
blastocyst
-‐
a
very
early
embryo
Essue
stem
cells
fetus,
baby
and
throughout
life
http://www.eurostemcell.org
5. Università Campus Bio-Medico di Roma
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Tissue stem cells
muscles
skin
surface
of
the
eye
brain
breast
intes;nes
(gut)
bone
marrow
tes;cles
http://www.eurostemcell.org
6. Università Campus Bio-Medico di Roma
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Principles of renewing tissues
Stem
cell
commiIed
progenitors:
-‐
“transient
amplifying
cells”
-‐
mul;potent
-‐
divide
rapidly
-‐
no
self-‐renewal
specialized
cells:
-‐
work
-‐
no
division
Tissue stem cells
http://www.eurostemcell.org
7. Università Campus Bio-Medico di Roma
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Stem
cell
niches
Direct contact Soluble factors Intermediate cell
stem
cell
niche
Niche
Microenvironment
around
stem
cells
that
provides
support
and
signals
regula;ng
self-‐renewal
and
differen;a;on
http://www.eurostemcell.org
8. Università Campus Bio-Medico di Roma
Via Álvaro del Portillo, 21 - 00128 Roma - Italia
Homeostasis
• The ability to regulate internal conditions,
usually by a system of feedback controls
Stabilize health and functioning, regardless of the
outside changing conditions.
• One piece of homeostasis is the constant or
periodic generation of new cells to replace
old, damaged, and dying cells
• Adult stem cells fulfill this role through the
process of regeneration
9. Università Campus Bio-Medico di Roma
Via Álvaro del Portillo, 21 - 00128 Roma - Italia
Mesenchymal stem cells (MSCs)
MSC
bone
marrow
commiIed
progenitors
Bone
(osteoblasts)
Car;lage
(chondrocytes)
Fat
(adipocytes)
specialized
cells
Tissue stem cells
http://www.eurostemcell.org
10. Università Campus Bio-Medico di Roma
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Friedenstein et al. 1968
A.J. Friedenstein is generally credited with the discovery of MSC.
Mesenchymal Stem Cells!
ü Cells present within the
hematopoietic microenvironment
of bone marrow
ü spindle-shaped cells (fibroblastic-
like) after plastic attachment
ü capacity to form colonies (colony
forming unit-fibroblast, CFU-F)
12. Università Campus Bio-Medico di Roma
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Pittinger, Science 1999
hMSC
human Skin
fibroblast
Oil red O Immunostaining for Coll II alkaline
phosphatase
differentiation capacity of MSCs!
13. Università Campus Bio-Medico di Roma
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Sacchetti, Cell 2007
Self renewal of MSC!
MSCs have been identified as sinusoidal
adventitial reticular cells
14. Università Campus Bio-Medico di Roma
Via Álvaro del Portillo, 21 - 00128 Roma - Italia
Università Campus Bio-Medico di Roma
Via Álvaro del Portillo, 21 - 00128 Roma - Italia
Mesenchymal Stem/Stromal Cells (MSC)
osteocyte
chondrocyte
miocyte
tenocyte
adipocyteStromal cells
Growth factor &
Cytokine
Differentiation
Trophic effect
Proliferation
Anabolism
Reparative activity
Anti-inflammation
Pittenger 1999
Caplan 2006
Tissue regeneration mechanisms!
15. Università Campus Bio-Medico di Roma
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MSCs function for tissue regeneration
Microenvironment
Regenerate
Trophic
BioacEve
Factors
Immuno-‐
suppressive
Reserve
Cells
Turnover
/
Maintainance
MSCs
Caplan & Dennis, J. of Cellular Biochemistry, 1998
16. Università Campus Bio-Medico di Roma
Via Álvaro del Portillo, 21 - 00128 Roma - Italia
Joint and Cartilage
Large bone gap
Tendon lesions
Spine
Regenerative medicine in Orthopaedic
17. Università Campus Bio-Medico di Roma
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The Intervertebral disc!
Intervertebral
disc
Spinal
segment
Nucleus
Pulposus
Anulus
Fibrosus
Spinal
cord
Nerve
rout
26. Università Campus Bio-Medico di Roma
Via Álvaro del Portillo, 21 - 00128 Roma - Italia
Intervertebral disc degeneration!
Degenerative cascade
27. Università Campus Bio-Medico di Roma
Via Álvaro del Portillo, 21 - 00128 Roma - Italia
Therapeutic hypothesis
Differentiation
H20 H20
H20
H20 H20
Collagen
Proteoglycans
Stem cells
to supplement disc cell population of a degenerated
disc by stem cell transplantation
28. Università Campus Bio-Medico di Roma
Via Álvaro del Portillo, 21 - 00128 Roma - Italia
Preliminary study
Evaluation of the interaction between
Mesenchymal Stromal/Stem Cells from bone
marrow and Nucleus Pulposus Cells
29. Università Campus Bio-Medico di Roma
Via Álvaro del Portillo, 21 - 00128 Roma - Italia
Mechanisms of interction ?!
Vadalà et al. Spine 2008
MSC
NPC
Co-coltura - 2 wks
Cell sorting
Analysis of gene
expression profile
Double labeling cell system
Alginate beads
37. Università Campus Bio-Medico di Roma
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Università Campus Bio-Medico di Roma
Via Álvaro del Portillo, 21 - 00128 Roma - Italia
Università Campus Bio-Medico
Unità di Ortopedia e Traumatologia
Vincenzo Denaro, MD
Gianluca Vadalà, MD, PhD
Maria Musumeci,PhD
Fabrizio Russo, MD
Antonino Giacalone, MS
Caterina Cattani, MS
University of Pittsburgh
Stem Cell Research Center
Johnny Huard, PhD
Spine Research Laboratory
James D. Kang, MD
Nam Vo, PhD
Gwen Sowa, MD, PhD
Kevin Bell, PhD
AO Research Institute Davos
Musculoskeletal Regeneration
Program
Mauro Alini, PhD
Marianna Peroglio, PhD
Matteo D’Este, PhD
Università di Padova
Department of Veterinary Surgery
Roberto Busetto, DVM
Marco Bernardini, DVM
Francesca De Strobel, DVM
Fondazione IRCCS Ca’ Granda, Ospedale
Maggiore Policlinico Milano
Cell Factory
Rosaria Giordano, MD
Lorenza Lazzari, PhD
Acknowledgments
38. Università Campus Bio-Medico di Roma
Via Álvaro del Portillo, 21 - 00128 Roma - Italia
Università Campus Bio-Medico di Roma
Via Álvaro del Portillo, 21 - 00128 Roma - Italia
Acknowledgments
Finanziamento PRIN
Stem Cell Research Group
Finanziamento Giovani Ricercatori
Research Traveling fellowship
AOSpine Europe Young Researcher Award