Liquidazione della primavera di prolungamento della vita

Rivista del prolungamento della vita

LE Magazine luglio 1999


Rapporto


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Avvolto nella controversia, le cellule staminali lavorano una cura

Mentre la ricerca in modo schiacciante si trova avanti, i risultati di promessa suggeriscono che la terapia di cellula staminale embrionale umana possa fornire la chiave a curare le malattie pericolose.

da Carmia Borek, pH. D.

L'estate scorsa i ricercatori all'università di centro medico di Pittsburgh hanno riferito un trapianto primo-un scientifico delle cellule nervose nel cervello, progettato per invertire il danno causato da un colpo. Il paziente, una donna di 62 anni con la paralisi della destra ed il discorso alterato, sono stati iniettati con le cellule nervose (neuroni). L'operazione era la prima di 12 in un test clinico di fase I progettato per studiare la sicurezza della procedura e per determinare se il corpo avrebbe tollerato o rifiutato il trapianto attraverso i meccanismi immuni. Il gruppo di medici ha preveduto che il trapianto migliorasse la funzione delle cellule nervose danneggiate o sostituisse quei che si distruggessero. C'erano complicazioni mediche non importanti dalla procedura; il paziente secondo le informazioni ricevute ha ritenuto bene. Da allora, altri pazienti del colpo hanno ricevuto i trapianti per contribuire ad accelerare il loro recupero.

Il riuscito trapianto del nervo è un'abilità clinica importante. Poiché il cervello umano adulto non può rigenerare il tessuto nervoso, la sostituzione delle cellule danneggiate via i trapianti è la sola tecnica che può aiutare il recupero. Vicino a un anno dopo che il trapianto iniziale, alcuni dei pazienti ha mostrato i gradi differenti di recupero delicato, come riferito dai ricercatori ad una riunione scientifica. Ciò è un segno promettente.

Sarebbe possibile sviluppare un rifornimento regolare dei trapianti per sostituire un cervello nocivo, un cuore nocivo o qualunque altro organo nel bisogno? La risposta è ipotetico “sì,„ dalle cellule di cultura dagli embrioni che sono cellule in bianco e non vincolate, ma è capace di divisione e di sviluppo (differenziarsi) in virtualmente tutti i altri tipi delle cellule. Finalmente queste cellule staminali pluripotent, poichè sono chiamate, sarebbero persuase per svilupparsi nei tessuti affinchè la terapia di trapianto riparino gli organi nocivi quale cuore, il cervello, rene e simili.

Gli scienziati hanno coltivato con successo le cellule staminali embrionali in topi. Hanno diretto le cellule staminali svilupparsi nei tipi differenti delle cellule, studiando i geni ed i fattori ambientali che regolano il loro sviluppo e trapiantandoli come innesti che funzionano come tessuti. Le cellule staminali embrionali del primate non umano inoltre sono state coltivate. Ma le buone notizie sono venuto nel 1998 con la dimostrazione che le cellule staminali embrionali umane possono svilupparsi nella cultura. Le notizie hanno preso l'immaginazione pubblica con le visioni degli organi su ordinazione ed hanno mescolato le agenzie regolarici di governo nei dibattiti sull'etica di usando le cellule staminali dell'embrione umano per la ricerca e sul divieto del finanziamento di governo per tale ricerca.

Mentre il risultato tecnico di coltura e di conservazione delle cellule umane embrionali vive è un'abilità impressionante, le sfide si trovano avanti. È importante notare che per realizzare il potenziale delle cellule staminali per la terapia umana di trapianto ed altri usi, le circostanze che li permettono di maturare nel tessuto desiderato deve più a fondo essere studiato. Alcuni indizi dallo sviluppo della cellula staminale in piante ed in animali possono contribuire ad aprire la strada.

Sviluppo del globulo La definizione più semplice di una cellula staminale è quella di una cellula acerba che può riprodurrsi e produrre le cellule figlie che sono cellule mature e differenziate. Ci sono vari tipi di gambi cellula-tutto disaccordo ma non tutti possono funzionare come cellule speciali, compreso cuore, il rene o le cellule nervose. Tuttavia, quando le cellule staminali si dividono nelle cellule figlie della replica, in determinate circostanze favorevoli, alcune di queste cellule figlie continuano “si differenziano.„ Poi sono commessi al funzionamento come cellule del cuore, del rene, del cervello e di altri tessuti. La capacità di dividersi come cellule non differenziate e di produrre uno o più tipi differenziati delle cellule, è la caratteristica di centro della funzione delle cellule staminali nel corpo. Queste funzioni sono necessarie per lo sviluppo dell'embrione e per la riparazione l'usura di ogni giorno dei tessuti durante vita.

In determinati tessuti, le cellule sono rinnovate costantemente. Le loro cellule staminali producono le cellule differenziate per sostituire le cellule di cui il tempo di sopravvivenza è limitato. I globuli rossi, i trasportatori dell'ossigeno del corpo, vivono i soltanto 120 giorni. Sono sostituiti costantemente dai nuovi formati dalle cellule staminali nel midollo osseo. Alle elevate altitudini dove i livelli dell'ossigeno sono bassi, quali le Ande a 14.000 piedi, globuli rossi supplementari sono prodotti per contribuire a fare fronte ai rifornimenti di ossigeno bassi mentre si adattano ai nuovi dintorni. Nell'apparato digerente, le cellule staminali intestinali si differenziano costantemente nelle cellule che allineano l'intestino, sostituenti quelle che si sono sommersi fuori. Le cellule staminali della pelle fanno la pelle e le cellule staminali nei follicoli piliferi fanno i capelli. Le cellule staminali che producono una vasta gamma di cellule immuni si differenziano nelle cellule immuni mature in risposta ai segnali speciali dalle sostanze del tipo di ormone che sono aumentate durante l'infezione e l'infiammazione.

Le cellule staminali embrionali, come quelle recentemente coltivate dagli embrioni umani, sono ancor più affascinanti. Alle fasi iniziali dello sviluppo dell'embrione, quando l'uovo fertilizzato ha diviso soltanto alcune volte, le cellule coltivate da questi embrione-nel blastocyst fase-possono provocare essenzialmente tutta la cellula scrive dentro il corpo, rendente li pluripotent. E, effettivamente, il gruppo che riferisce la crescita delle cellule staminali dell'embrione umano inoltre ha indicato che una volta trapiantate nei topi, le cellule staminali embrionali umane hanno formato vari tessuti riconoscibili.

Gli stati di malattia e di ferita sono associati con la perdita di cellule o con disfunzione cellulare. Il colpo è associato con la morte delle cellule nervose (neuroni) e della perdita di funzione del cervello nelle aree colpite. La gente con il morbo di Alzheimer , la malattia del Parkinson o altre malattie neurodegenerative è vittime di degenerazione e della morte lente delle cellule cerebrali. Una persona che ha avuta appena un attacco di cuore severo può essere in uno stato in cui le cellule in un'ampia area del cuore sono morto. In quest'ultimo caso, il risultato è che soltanto la parte del suo muscolo del cuore può pompare il sangue. Un flusso insufficiente di ossigeno e di altre sostanze nutrienti al cervello e ad altri organi segue, minacciando la vita.

In molti di questi stati malati, la sostituzione delle cellule da trapianto è l'opzione desiderabile per ristabilire la funzione del tessuto. Il trapianto delle cellule ha bisogno delle cellule staminali che producono le cellule figlie identiche in un processo della riproduzione di auto come pure crea le cellule figlie di cui il destino è di differenziarsi nella cellula specializzata richiesta. La replica continua di auto è essenziale per due ragioni. Il primo è che permette ai ricercatori di mantenere i trapianti dei tessuti stati necessari per il trattamento per i lungi periodi di tempo. La seconda ragione è che permette alla produzione ed al mantenimento di un gran numero di cellule acerbe che, in linea di principio, potrebbero essere trapiantate nel tessuto adulto e trasformarsi in in cellule mature funzionali, incorporanti stesse nel tessuto.

Nel caso dei globuli rossi che vivono i soltanto 120 giorni, l'efficace trapianto dei globuli potrebbe essere raggiunto inizialmente ristabilendo una popolazione del globulo rosso che ha bisogno di una spinta e continuando con il riempimento della popolazione del globulo rosso come quelle vecchie muoiono. Ciò è possibile soltanto con le cellule staminali trasferite che possono auto-rinnovare per i lungi periodi di tempo. I trasferimenti della midollo-cellula dell'osso usati per sostituire i globuli leucemici cancerogeni con le cellule normali sono forse gli esempi più noti della sostituzione delle cellule per ristabilire la funzione del tessuto in un tessuto malato.

Ci sono stati molti sforzi per stabilire le culture di cellula staminale umane dai tessuti adulti specifici che hanno incontrato poco successo. Un metodo alternativo tentato era di coltivare le cellule staminali pluripotent umane che possono svilupparsi nei tipi differenti delle cellule. Le cellule staminali di Pluripotent con la capacità di produrre tutti i tipi di cellule fetali ed adulte esistono soltanto nell'embrione in anticipo ed in un tumore della cellula staminale chiamato teratocarcinoma. Le culture dalle cellule di teratocarcinoma sono state in uso per un po di tempo nelle indagini sperimentali. Sebbene la loro origine cancerogena li renda impopolari per gli scopi terapeutici in esseri umani, realmente non si comportano come cellule tumorali sopra differenziazione nelle cellule mature. Infatti, le cellule nervose trapiantate utilizzate nel paziente del colpo provenivano dalle cellule alterate di teratocarcinoma.

Le cellule staminali embrionali umane che possono dividersi e la replica per i lungi periodi di tempo secondo le informazioni ricevute si sono sviluppate nella cultura in due istanze. Il primo, riferito nel novembre 1998 da Dott. James Thomson dell'università di Wisconsin e di collaboratori, indicata che le cellule dagli embrioni in anticipo che hanno soltanto alcune cellule (blastocisti) potrebbero essere coltivate in vitro ed essere mantenute come cultura di divisione delle cellule per più di otto mesi. Questi embrioni erano un risultato di fecondazione in vitro e sono stati donati dagli individui coinvolgere. Le cellule hanno avute tutte le caratteristiche delle cellule staminali embrionali in anticipo di normale.

Thomson ed i colleghi hanno trovato che una volta iniettate nei topi sfavoriti dei loro sistemi immunitari, per evitare il rigetto, le cellule embrionali umane hanno formato molti tessuti umani riconoscibili. Queste cellule incluse del rivestimento dell'intestino, dell'osso, della cartilagine, del muscolo e del tessuto nervoso. Anche quando tenuto in piatti nelle condizioni controllate, le cellule staminali embrionali differenziate nei tessuti embrionali distinti che potrebbero più ulteriormente svilupparsi nei tessuti specializzati nella crescita appropriata condiziona. Quindi, la crescita e la differenziazione in vitro potrebbero permettere agli scienziati di studiare gli eventi inerenti allo sviluppo, particolarmente nelle fasi iniziali, che non possono essere studiate direttamente nell'embrione umano. Questi possono essere utili nei problemi studianti connessi con la sterilità e la perdita di gravidanza come pure di difetti di nascita.

Il secondo rapporto è venuto da un laboratorio più di 1.000 miglia a partire da Wisconsin, alla scuola di medicina dell'università John Hopkins a Baltimora. Il Dott. John Gearhart e collaboratori ha riferito l'isolamento e la coltura delle cellule staminali pluripotent umane dal tessuto embrionale che, dopo ulteriore sviluppo, si trasformano in in ovaie o in testicoli (cellule germinali primordiali). I tessuti sono provenuto da cinque ai nove-settimana-vecchi embrioni delle gravidanze abortite. Le cellule hanno continuato dividersi nella cultura per più di 20 settimane ed hanno mostrato le caratteristiche delle cellule staminali pluripotent. Potevano differenziarsi in ulteriori fasi dello sviluppo dell'embrione una volta tenuti nella cultura. Come le cellule si comportano una volta iniettate negli animali ancora non è stato riferito.

Più recentemente, un gruppo di ricerca da Milano, Italia, riuscita a isolare le cellule staminali da un cervello embrionale umano. Secondo le circostanze in cui si sono sviluppate, le cellule hanno avute la capacità di maturare nei tipi differenti di cellule cerebrali. La riuscita coltura di queste cellule mostra la promessa per trapianto clinico del cervello da una fonte di cellule formative di tronco encefalico embrionali specializzate normale.

Sebbene il risultato tecnico di coltura delle cellule staminali umane sia emozionante, c'è ancora molto da fare. In parecchie aree, la ricerca supplementare deve essere condotta più ulteriormente per esplorare le possibilità di trapianto e di terapia. La differenziazione si presenta in un modo disorganizzato, producendo una miscela di molti tipi delle cellule. Le popolazioni miste delle cellule sono inadatte per trapianto nei tessuti specifici. Quando ci sono molti tipi delle cellule, possono fare concorrenza tra loro per entrare nel tessuto, impedente la cellula di interesse ottenere nell'area progettata del tessuto che ha bisogno della riparazione. Inoltre, se sopra il trapianto la cellula staminale non differenziata rimane non differenziato-dividentesi indefinitamente senza maturare può svilupparsi in un tumore della cellula staminale. C'è molto di imparare circa le circostanze richieste affinchè la cellula staminale formi altri tessuti per i lungi periodi di tempo, cioè rimane pluripotent; molto da imparare circa le sostanze e le circostanze che determineranno una cellula staminale per differenziarsi nel tipo maturo specifico delle cellule ha avuto bisogno di. La mancanza di corrispondenza genetica può provocare il rigetto, quindi il compito dell'accoppiamento dell'identità della fonte embrionale e del paziente che richiedono il trapianto. In futuro, questa transenna può essere sormontata la coltura delle cellule adulte da un paziente ed usando il materiale genetico delle cellule del paziente per creare le cellule staminali embrionali.

Per illustrare un esempio, prendiamo una situazione ipotetica. Qualcuno sotto il nome del segno ha un attacco di cuore severo. Un tecnico prende alcune delle cellule epiteliali del segno e le separa, le spoglia del loro materiale genetico e la inietta in un ovulo umano donato che, anche, ha avuto tutto il suo materiale genetico rimosso. L'uovo è stimolato per dividersi in vitro e l'embrione si sviluppa nel piatto. Nella fase iniziale dell'embrione, le cellule sono rimosse e coltivate come cellule staminali pluripotent che possono svilupparsi in molti tipi di cellule, compreso le cellule del cuore. Un gruppo di medici mantiene le cellule e le coltiva nelle circostanze che le persuaderanno per svilupparsi nelle cellule del cuore soltanto. Poiché le cellule sono una partita genetica perfetta al tessuto del segno, possono essere trapiantate nel suo cuore senza il rischio di rifiuto dalle cellule immuni che attaccano le cellule straniere. Le cellule sostituiranno quei che muoiano nell'attacco di cuore. Può essere possibile in futuro avere una banca delle cellule congelate prese presto nella vita ed usate più successivamente per riparare vari organi nocivi.

Il primo trapianto delle cellule nervose in un paziente del colpo, descritto più presto, è stato fatto prima di riuscita coltura riferita delle cellule staminali embrionali umane normali. Il trapianto del nervo che “segna una transizione nella medicina del colpo dalle limitazioni di danno a ripristino della funzione persa del cervello,„ come descritto dal Dott. Kondziolka del leader della squadra, è stato fatto mediante usando le cellule nervose sviluppate da un tumore umano della cellula staminale, un teratocarcinoma. In primo luogo, la lesione del colpo è stata situata nel cervello dai mezzi radiologici (computer tomografia-CT, o dal risonanza-nanometro magnetico nucleare). Poi, almeno due milione cellule nervose (neuroni) isolate da una linea cellulare di teratocarcinoma (cellule di teratocarcinoma che era stata nella cultura per un po di tempo e disponibile commercialmente) sono state iniettate vicino alla lesione del colpo, in parecchi siti. Gli innesti di trapianto delle cellule sono stati prodotti trattando le cellule del tumore con l'acidoretinoico composto in relazione con della vitamina A, che stimola le cellule staminali produrre completamente differenziato non dividendo i neuroni. Il prodotto chimico semplice raggiunge il suo effetto drammatico sulle cellule stimolando un insieme dei geni che è usato soltanto dai neuroni. Simultaneamente, l'acido retinoico sopprime altri geni che istruiscono le cellule per differenziarsi in altri tessuti. Una volta che differenziato e più non dividendosi, le cellule trapiantate fossero considerate sicure per il paziente, cioè noncancerous. In ratti dati i simili trapianti, gli innesti sono sopravvissuto a per più di un anno senza mostrare alcun segno di ritorno di nuovo al loro stato cancerogeno.

I pazienti che sono stati curati con i trapianti delle cellule nervose ancora stanno controllandi. I simili studi sui ratti che soffrono da un colpo perimentally prodotto hanno indicato che gli innesti delle cellule differenziate di teratocarcinoma hanno provocato il recupero significativo nel cervello. L'iniezione di milioni di cellule nel cervello ha invertito il danno ed ha ristabilito l'attività motoria persa e la funzione conoscitiva. L'iniezione di più piccoli numeri delle cellule ha provocato il miglioramento che ha durato soltanto un mese, ma aumentando il numero delle cellule e trattando gli animali con la ciclosporina per ridurre il rischio di rigetto dalle cellule immuni, il recupero a lungo termine è stato osservato.

Le applicazioni cliniche potenziali con successo della coltura delle cellule staminali embrionali umane sono vaste. L'un'applicazione immediata delle cellule pluripotent che possono svilupparsi indefinitamente e differenziarsi nei tipi della cellula umana è selezione della droga. Ciò può permettere alla selezione delle droghe sulle linee cellulari umane completamente mature di provare a tossicità dei farmaci sui tipi differenti del tessuto. Poiché le cellule embrionali umane coltivate somigliano alle cellule nello sviluppare gli embrioni umani, potrebbero essere usate per identificare le droghe che possono interferire con lo sviluppo embrionale normale durante la gravidanza.

Un gran quantità di cellule sane possono essere prodotte ed utilizzate in trapianti, portanti la speranza ai pazienti con tutti i tipi di ills. Le cellule del pancreas che fanno l'insulina potrebbero essere sviluppate per la cura il diabete, gli impianti delle cellule nervose per la riparazione del danno nelle aree specifiche del cervello per la cura del Parkinson, il colpo e dei pazienti con la demenza compreso il morbo di Alzheimer. Le cellule hanno potuto essere differenziate nelle cellule del rene o del fegato per riparare gli organi malati e nocivi. Le cellule embrionali potrebbero essere esposte alle sostanze che le stimolano per produrre la vasta gamma delle cellule trovate nel sangue, un'alternativa possibile ai trapianti del midollo osseo.

Una sfida a trapianto delle cellule è che il sistema immunitario tende a rifiutare le cellule che sono differenti ed estranee il destinatario. Nel caso del trattamento del paziente del colpo con le cellule nervose iniettate, la ciclosporina, un prodotto chimico soppressivo immune, è stata usata per impedire il rifiuto. Gli esperimenti sugli animali suggeriscono che le cellule embrionali potrebbero essere modificate per essere accettate dal sistema immunitario e non essere riconosciute dalle cellule immuni del destinatario come straniere. In linea di principio, questo potrebbe essere raggiunto alterando le cellule embrionali geneticamente così che funzionano come “donatori universali,„ accettabile a tutti i pazienti. Tali strategie comprenderebbero il corso difficile di alterazione dei geni e di trattamento delle cellule con differenti droghe e gli stati differenti della crescita per selezionare le cellule con i geni alterati desiderabili.

Alternativamente, le cellule staminali embrionali che sono geneticamente identiche alle cellule del paziente potrebbero essere create, come descritto più presto nel trattamento del muscolo del cuore nocivo da un attacco di cuore severo. Questa strategia richiederebbe un punto utilizzato nella clonazione. Un tecnico prenderebbe le cellule, quali le cellule epiteliali, da un paziente e le coltiverebbe nella cultura. Facendo uso della cavità un vetro ha chiamato una pipetta che è una decima del diametro dei capelli umani, il tecnico trasferirebbe il nucleo di una cellula che contiene il DNA delle cellule, il suo materiale genetico, in un ovulo umano unfertilized. L'uovo sarebbe attivato da una scossa elettrica e cominciare a svilupparsi in un embrione.

Le sole informazioni genetiche in questo uovo unfertilized proverrebbero dal DNA della cellula del paziente. Una volta che si sviluppa in un embrione in anticipo nella fase del blastocyst, le cellule staminali embrionali umane sarebbero coltivate. Le cellule-genetico differenziate identiche ai donatori sarebbero prodotte per la terapia. La tecnica di trasferimento nucleare da una cellula adulta in un uovo era quella utilizzata nella clonazione del carrello delle pecore, ma qui l'uovo che contenente il materiale genetico della madre del carrello è stato impiantato in un utero ed è stato permesso svilupparsi in che cosa era di trasformarsi in in carrello, piuttosto di quanto sviluppato in un piatto in un embrione in anticipo allo scopo di coltivare le cellule staminali desiderate.

Sebbene le cellule staminali embrionali umane siano pluripotent ed in circostanze varie potrebbe maturare nei tessuti differenti, non possono formare un embrione.

La ricerca facendo uso degli embrioni umani ha incontrato sia supporto pubblico che governativo e la resistenza. Finora, la ricerca che ha provocato i due primi riferisce sulla coltura delle cellule staminali embrionali umane è stata sostenuta dai fondi privati dal Geron Corporation. Un divieto congressuale degli Stati Uniti di clonazione degli embrioni umani esiste. Tuttavia, all'inizio di quest'anno, gli istituti della sanità nazionali hanno annunciato che la ricerca della cellula staminale dell'embrione è stata esentata dal ministero degli Stati Uniti dei servizi sanitari e sociali, ma è limitato per ricercare sulle cellule staminali che già sono state estratte dall'embrione attraverso supporto non governativo. Un divieto di estrazione e coltura delle cellule dall'embrione rimane.

Il NIH ha spiegato la ragione per la decisione con i risultati di Thomson, che hanno derivato le cellule staminali umane dalle cellule interne delle blastocisti dagli studi e dai trattamenti rimanenti di fertilità. Sebbene le cellule staminali conservino la capacità di differenziarsi in molti generi di cellule, non possono formare un embrione se impiantato in un utero. Così la dichiarazione di NIH dice quella “anche se le cellule sono derivate da un embrione umano, essi non è stessi un embrione umano.„ Per coltivare le cellule staminali umane in un piatto, ricerca deve in primo luogo rimuovere lo strato esterno delle cellule del blastocyst usato per coltivare l'embrione. Queste cellule esterne, chiamate trofoblasti, sono essenziali per lo sviluppo della placenta, il tessuto che nutrisce l'embrione e lo protegge nell'utero dal rifiuto dal sistema immunitario della madre. Quindi, rimuovendo questo strato esterno il ricercatore impedisce le cellule interne restanti lo sviluppo nell'utero. Il lavoro delle cellule staminali Gearhart-coltivanti dalle cellule germinali primordiali, i tessuti che provocano le ovaie e testicolo-sono stati fatti facendo uso di più vecchi embrioni dalle gravidanze terminate.

Alla seduta del Senato, i testimoni che hanno implorato il senato per esentare la ricerca della cellula staminale dal divieto federale sulla ricerca dell'embrione hanno incluso un uomo diagnosticato con la malattia del Parkinson all'età di 27 e un professore di università di Harvard che ha avuto un bambino di sette anni con il diabete. Entrambe le malattie sono fra quelle che potrebbero trarre giovamento dalla ricerca e dalla terapia cellulare della cellula staminale. Lo scientifico e la comunità medica hanno incoraggiato la decisione del ministero dei servizi sanitari e sociali permettendo che la ricerca sulle cellule staminali isolate continui. Tuttavia, un portavoce per la conferenza nazionale dei vescovi cattolici ha protestato, ad esempio che la decisione può fornire un incentivo per la distruzione dell'embrione. Mentre gli scienziati aumentano la marcia per perseguire i nuovi viali per studiare lo sviluppo embrionale e per curare la malattia tramite la terapia della cellula staminale, il dibattito sulla ricerca delle cellule embrionali continua.

Riferimenti:

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