CÉLULAS-TRONCO
Fatos, Ficção e Futuro
Nance Beyer Nardi
Departamento de Genética UFRGS
CÉLULAS-TRONCO
Fatos, Ficção e Futuro...
em setembro de 2007!
Nance Beyer Nardi
Departamento de Genética UFRGS
Fatos
x
Ficção
Fatos, ficção e futuro:
1.
Identidade, características básicas
2. Métodos de obtenção
3. Manutenção in vitro
4. Plasticidade
5. O papel do nicho
6. Aplicações terapêuticas
1 - Identidade e características básicas das
células-tronco
Células-tronco
• proliferam mantendo-se como célulatronco
• originam células diferenciadas
• (colonizam o organismo)
Expansão clonal
Manutenção do compartimento de células-tronco
mitose
assimétrica
Manutenção do compartimento de células tronco
assimetria invariante
assimetria populacional
A célula-tronco embrionária
x
a célula-tronco do adulto
A célula-tronco embrionária
1
2
3
4
5
6
7
botão
interno
trofoblasto
As primeiras células embrionárias são
células-tronco (stem cells) pluripotentes
célula-tronco embrionária
- pluripotente -
As células-tronco embrionárias são utilizadas após isolamento
e cultivo, originando linhagens celulares permanentes.
Linhagem de célulatronco embrionária
Ficção: As células do zigoto, ou do botão interno do
bastocisto, são equivalentes.
Fig. 3. Relative order of M- and E-second
cleavage divisions and the spatial pattern of
allocation of their progeny at the blastocyst
stage.
Consequências?...
A célula-tronco “adulta”
hematopoiética (medula óssea, cordão umbilical, sangue periférico)
neuronal
músculo esquelético (células satélites)
mesenquimal (vários órgãos)
epitelial
MAPC
Materno-fetal
• função principal: manter as células que vão
morrendo no organismo ao longo dos anos
• reparar lesões
Renovação celular a partir de células-tronco
célula tronco do adulto
- multipotente -
As células sanguíneas são renovadas a partir de células tronco
presentes (~0,1%) na medula óssea.
Cada órgão/tecido apresenta
seu conjunto de células-tronco
•medula óssea (CT hematopoiética)
•pele (CT epitelial)
•músculo (CT muscular)
•cérebro (CT neuronal)
•múltiplos (CT mesenquimal)
•fígado
•rins
QUAL A RELAÇÃO
•coração
EXISTENTE ENTRE AS
•etc
DIFERENTES POPULAÇÕES
DE CÉLULAS-TRONCO
ADULTAS? ? ?
Qual a relação entre os diferentes
compartimentos de células-tronco no adulto?
Enquanto a “verdadeira” célula
tronco pode tanto se autorenovar como originar células
diferenciadas...
... células “progenitoras”já estáo
irreversivelmente
comprometidas com a
diferenciação.
Qual a relação entre os diferentes
compartimentos de células-tronco no adulto?
Modelos:
1 – O indivíduo nasce com os compartimentos de células-tronco órgãoespecíficos, que se mantêm como tal ao longo da vida.
EMBRYO
ESC
ADULT
aSC1
aSC2
aSC3
aSC4
aGSC
Qual a relação entre os diferentes
compartimentos de células-tronco no adulto?
2 – O indivíduo nasce com um
compartimento de células-tronco
mais primitivas, que repõem os
compartimentos órgãoespecíficos ao longo da vida.
EMBRYO
ESC
ADULT
aGSC
aSC1
PaSC
aSC2
aSC3
aSC4
Ficção: Conhecemos as células-tronco adultas.
Cada órgão/tecido apresenta
seu conjunto de células-tronco
•medula óssea (CT hematopoiética)
•pele (CT epitelial)
•músculo (CT muscular)
•cérebro (CT neuronal)
•múltiplos (CT mesenquimal)
•fígado
•rins
•coração
•etc
Ficção: Conhecemos as células-tronco adultas.
Células-tronco
• proliferam mantendo-se como célula- tronco
• originam células diferenciadas
Ficção: Conhecemos as células-tronco adultas.
Mas: como saber que a “célula-tronco” tem a capacidade
de proliferar e diferenciar?
CULTIVO CELULAR
modificação
das
propriedades
biológicas da
célula-tronco
Futuro: Identificação prospectiva das células-tronco, in
situ, nos organismos.
Como?...
2 – Métodos de obtenção de células-tronco
2.1 – Métodos de obtenção de células-tronco
embrionárias
• coleta do botão interno do blastocisto; ou
• coleta de células germinativas primordiais do feto.
Ficção: a ciência pode informar se o blastocisto é ou não
um “ser humano”.*
* ou: que tem um potencial suficiente de ser um “ser humano” para
merecer a proteção que um ser humano merece.
Futuro: coletando células-tronco embrionárias sem
destruição do embrião.
em humanos?...
Futuro: reprogramação genética
células somáticas adultas.
“desdiferenciando”
em humanos?...
Fatos, ficção e futuro:
1.
Identidade, características básicas
2. Métodos de obtenção
3. Manutenção in vitro
4. Plasticidade
5. O papel do nicho
6. Aplicações terapêuticas
2.2 – Métodos de obtenção de células-tronco
adultas
Células tronco do adulto: isolamento
• células raras
• morfologia pouco diferenciada
• marcadores de superfície pouco conclusivos
COMBINAÇÃO DE PROTOCOLOS
Marcadores (proteínas) de superfície
• marcação com anticorpos específicos
• separação em colunas magnéticas...
marcador
Marcadores (proteínas) de superfície
• marcação com anticorpos específicos
• separação em colunas magnéticas ou por citometria de fluxo
Aderência: MSC
Cultivo de medula óssea
com remoção constante
das células não aderentes.
Side population: HSC
Medula óssea murina incubada com Hoechst 33342
Morfologia: célula tronco muscular (célula satélite)
Satellite cell activation in diaphragm
muscle fibers. Events such as muscle
fiber injury may trigger mitotic
activation of normally quiescent
myonuclei (satellite cells). These
satellite cells may fuse with other
myonuclei and promote protein
synthesis, inducing muscle
hypertrophy. Satellite cells may
migrate to other fibers, leading to
MHC co-expression. New fibers may
also be formed via satellite cell
activation.
Ficção: as células-tronco adultas são de difícil obtenção.
Coleta de
lipoaspirado
Coleta de medula
óssea
Biópsia de pele
2.3 – Obtenção de células-tronco embrionárias
por clonagem
embrião normal
embrião clonado
• Clonagem: reprodutiva x terapêutica
transferência nuclear
Problemas com os procedimentos de clonagem
Fato: clonagem de mamíferos a partir de células adultas
Ficção: clonagem humana
SCIENCE VOL 308 17 JUNE 2005
Ficção: clonagem humana
Ficção: clonagem humana
Ficção: clonagem humana
Ficção: clonagem humana
O movimento
Raeliano
http://rael.org/rael_content/index.php
Futuro: clonagem humana?
• transferência nuclear
2.4 – Obtenção de células-tronco do sangue de
cordão umbilical
O sangue de cordão umbilical como fonte de
células-tronco hematopoiéticas
Vantagens:
• Disponibilidade
• Estabelecimento de bancos
• Facilidade de coleta
• Maior facilidade de expansão
• Menor risco de GVHD: - menor frequência de linfócitos T
- maior tolerância imunológica
O sangue de cordão umbilical como fonte de
células-tronco hematopoiéticas
Desvantagem:
• Volume limitado
número de CT limitado
O início
• 1988 – primeiro transplante de CB, através de colaboração
franco-americana envolvendo os pesquisadores Gluckman,
Broxmeyer, Auerbach
• menino de 5 anos com Anemia de Fanconi
Hoje
• estima-se que mais de 4.500 transplantes tenham sido
realizados, para o tratamento de doenças hematopoiéticas
malignas ou não malignas.
Fato: as células-tronco hematopoiéticas do sangue de
cordão umbilical são ótimas no tratamento de doenças
hematológicas.
Terapia com células-tronco do
sangue de cordão umbilical
DOENÇAS HEMATOLÓGICAS
Bancos de sangue de cordão umbilical
• coleta: da veia umbilical, antes ou após a expulsão da placenta
• volume média de coleta: 73 ± 23 ml
• 10 – 15 x 106 células nucleadas / ml
• primeiros bancos: início da década de 90
• atualmente: mais de 250 mil unidades estocadas em 35 bancos,
em 21 países (Goldstein et al. Human umbilical cord blood biology,
transplantation and plasticity. Curr Med Chem. 2006;13:1249-59)
• anualmente, mais de 25 mil unidades coletadas no mundo
Bancos públicos de sangue de cordão umbilical no Brasil
• Rede Brasilcord – rede nacional de bancos de sangue e cordão
umbilical e placentário (Portaria Ministerial, nº 2381 de 28/10/2004),
• Participam deste grupo os seguintes serviços:
INCA - CEMO
Hemocentro de Ribeirão Preto - SP
UNICAMP - Campinas - SP
Hospital Albert Einstein - São Paulo - SP
• Meta: 10 bancos públicos nos próximos três anos; armazenar
~50.000 unidades, para suprir a demanda de transplantes no Brasil.
Bancos públicos
x
Bancos privados
Ficção (?): é aconselhável armazenar de forma
individualizada o sangue do cordão umbilical de seu filho.