CÉLULAS TRONCO E TERAPIAS
CELULARES
Rosalia Mendez-Otero
[email protected]
Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho/UFRJ
Instituto do Milenio de Bioengenharia Tecidual
www.imbt.org.br
OBJETIVO
ESTABELECER TERAPIAS CELULARES
PARA DOENÇAS CRÔNICODEGENERATIVAS E
LESÕES TRAUMÁTICAS DO SISTEMA
NERVOSO
O TECIDO NERVOSO É FORMADO POR NEURÔNIOS, ASTRÓCITOS,
OLIGODENDRÓCITOS E MICROGLIA
Soares-Mota, 2002
HÁ CERCA DE 35 TIPOS DIFERENTES DE NEURÔNIOS NO SN
OS NEURÔNIOS SE COMUNICAM ENTRE SI E COM OS
MÚSCULOS ATRAVÉS DE SINAPSES
OS ASTRÓCITOS ESTÃO ENVOLVIDOS EM DIFERENTES TIPOS DE PATOLOGIAS
Freitas et al., 2003
IBCCF/UFRJ
OS OLIGODENDRÓCITOS FORMAM A BAINHA DE MIELINA
A MICROGLIA ESTÁ ENVOLVIDA EM REAÇÕES INFLAMATÓRIAS NO SN
DIFERENTES PATOLOGIAS AFETAM DIFERENTES CÉLULAS
PARKINSON : degeneração dos neuronios da substancia negra que
produzem dopamina
ELA: degeneração dos neuronios motores da medula espinhal
ALZHEIMER: degeneração de diferentes neuronios em diferentes
regiões
AVC: perda de neurônios em areas motoras e sensoriais
DOENÇAS DESMIELINIZANTES: degeneração de oligodendrócitos
LESÕES TRAUMÁTICAS DE MEDULA ESPINHAL: lesão de neuronios
motores, interneuronios, fibras sensitivas e motoras
CÉLULAS TRONCO
Células não especializadas com capacidade de autorenovação
Podem originar os diferentes tipos celulares do organismo
Podem ser obtidas do embrião, do feto e do adulto
Podem ser usadas para estudar o desenvolvimento normal,
para o screening de drogas e toxinas, e para substituir
células lesadas em diferentes tipos de doenças.
CÉLULAS TRONCO EMBRIONÁRIAS
ES (embryonic stem cells)
ES (embryonic stem cells) são obtidas de blastocistos
ES Humanas
Primeira linhagem de ES humanas
derivadas de blastocistos doados
James Thomson-1998
University of Wisconsin -USA
64 linhagens -2001
N. England J. Med 350, March 25, 2004
ES Humanas
• 20 /05/2004
• INAGURADO O PRIMEIRO BANCO DE
CÉLULAS TRONCO EMBRIONÁRIAS DO
MUNDO
• MRC , Biotec &Biolo Sci. Research Council
• INGLATERRA
Clonagem terapêutica
Nature , 20 June 2002
ES Humanas
•
•
•
•
Questões científicas
Éticas
Religiosas
Legais
CÉLULAS TRONCO
EMBRIONARIAS (ES)
Pluripotentes, podem dar
origem a todos os tipos
celulares
Proliferam muito
rapidamente permitindo a
obtenção de um grande
número de células
Frequentemente formam
teratomas quando injetadas
Terapia celular com
células fetais
NA DOENÇA DE PARKINSON OS NEURONIOS DOPAMINERGICOS DA
SUBSTÂNCIA NEGRA DEGENERAM
CÉLULAS TRONCO
DO ADULTO
EG
CÉLULAS TRONCO DO
ADULTO
CÉLULA STRONCO
EMBRIONARIAS (ES)
Raras, difíceis de identificar e
purificar
Pluripotentes, podem dar
origem a todos os tipos
celulares
Podem gerar precursores ou
progenitores que se dividem
e dão origem a células
diferenciadas
Algumas mostram
plasticidade, i.e, podem dar
origem a células de outros
tecido
Se dividem lentamente
Proliferam muito
rapidamente permitindo a
obtenção de um grande
número de células
Frequentemente formam
teratomas quando injetadas
Nature Medicine (1998) 4:1313-1317
É possível aumentar a neurogenese no
adulto ?
Mecanismos fisiológicos de modulação da neurogênese
Envelhecimento
Kuhn et al , 1996 - Neurogenesis in the Dentate Gyrus of the Adult Rat: Age-Related
Decrease of Neuronal Progenitor Proliferation
Fatores genéticos
Kempermann et al, 1997 - Genetic influence on neurogenesis in the dentate gyrus of adult mice
Atividade física
van Praag et al, 1999 Running increases cell proliferation and neurogenesis in the adult
mouse dentate gyrus
Metabolismo hormonal
Shingo et al, 2003 - Pregnancy-stimulated neurogenesis in the female forebrain mediated by
prolactin
Bridges et al, 2003 - Prolactin-induced neurogenesis in the maternal brain
Dieta
Lee et al, 2000 - Dietary restriction increases the number of newly generated neural cells,
and induces BDNF expression, in the dentate gyrus of rats
Estresse
Gould et al, 1997 - Neurogenesis in the dentate gyrus of the adult tree shrew is regulated by
psychosocial stress and NMDA
Mecanismos patológicos de modulação da neurogênese
Insultos isquêmicos
Arvidisson et al, 2002 - Neuronal replacement from
endogenous precursors in the adult brain after stroke
Traumas
Rice et al, 2003 - Proliferation and neuronal differentiation of
mitotically active cells following traumatic brain injury
Surtos epiléticos
Parent et al, 1997 - Dentate granule cell neurogenesis is
increased by seizures and contributes to aberrant network
reorganization in the adult rat hippocampus
A
Ativo
B
Controle
Quantificação de células BrdU+ no giro denteado
2500
2000
1500
ATIVO
1000
CONTROLE
500
0
2181
1429
Jacini et al., 2003
AS CÉLULAS TRONCO
NEURAIS PODEM SER
USADAS EM TERAPIAS?
Estimulação da neurogenese por fatores tróficos?
É possível obter neuronios a partir de
outros tecidos ?
Nature Cell Biology (2001) 3:778-784
DERME DE RATOS JOVENS E ADULTOS E COURO
CABELUDO HUMANO DÃO ORIGEM A NEURONIOS, GLIA,
MUSCULO LISO E ADIPOCITOS
Plasticidade das células tronco de
medula óssea
Terapias com células de medula óssea
em pacientes com doenças cardiacas
Perin et al., (2003)
Transendocardial, autologus bone marrow cell
transplantation in severe, chronic ischemic heart failure.
Circulation 107:2294-302.
Vilas-Boas et al., (2003)
Bone marrow cell transplantation to the myocardium of a
patient with heart failure due to chagas cardiomyopathy. A
case report. Arquivos Brasileiros de Cardiologia, no prelo.
Propriedades das Céls. Tronco do
adulto
1. Retirada do próprio paciente
2. Migração e disseminação no SNC
3. Tropismo por áreas enfermas
4. Manipulação fácil com agentes virais ou ñ
virais?
5. Integração na citoarquitetura e liberação de
substâncias?
6. Proliferam lentamente.
Estratégias
1. Transplante de céls. tronco para
diferenciação em neurônios, astrocitos ou
oligodendrócitos
2. Céls. tronco como liberadoras de fatores
tróficos ou citocinas.
3. Céls. tronco para alterar sistema
imunológico e/ou fenomenos inflamatórios
Estratégia
• Estabelecimento de modelo animal da
doença
• Teste em animal das terapias celulares
• Elaboração do protocolo clínico fase I
• Submissão do protocolo às comissões de
ética das institutições envolvidas e à
CONEP
• Inicio das terapias
AVC
(Acidente vascular cerebral isquemico)
. Terceira causa de óbito em paises desenvolvidos
. Brasil: primeira ou terceira dependendo do estado
. Principal causa de incapacitação em indivíduos adultos
. 85% são isquêmicos e 15% hemorrágicos
. Única terapia disponível: rtPA (ativador do
plasminogênio
tissular recombinante) até 3 hs após o início dos
sintomas
(só 1% dos pacientes recebem este tratamento)
Fisiopatogenia
Brott & Bogousslavsky. NEJM 2000;343:71
AVC ISQUEMICO
Modelo experimental de AVC isquemico:
MCAo (middle cerebral artery oclusion)
CÉLULAS DA MEDULA ÓSSEA MARCADAS COM
9-O-GD3 (VERMELHO) E COM DAPI (AZUL)
COSTA, M.R.
vaso
Melhora funcional após a terapia celular
Mecanismo de ação das células tronco
mesenquimais
Mecanismo de ação das células tronco
mesenquimais no SN
Estimulação da neurogenese por fatores
tróficos?
Recuperação de células por fatores tróficos?
Modulação de fenomenos inflamatórios?
Estratégia
• Estabelecimento de modelo animal da
doença
• Teste em animal das terapias celulares
• Elaboração do protocolo clínico fase I
• Submissão do protocolo às comissões de
ética das institutições envolvidas e à
CONEP
• Inicio das terapias
Estudos clínicos em andamento no
Brasil
LESÕES TRAUMÁTICAS DE MEDULA ESPINHAL: ESTUDO
CLÍNICO FASE I CONCLUIDO (30 pacientes)
USP/SPERIKA KALIL E TARCISO BARROS
DOENÇAS DESMIELINIZANTES (ESCLEROSE MULTIPLA):
ESTUDO CLÍNICO FASE I JÁ EM ANDAMENTO- USP/RBJULIO VOLTARELI
AVC: PROTOCOLO CLÍNICO TRAMITANDO- PROCARDIACO
E HUCFF/UFRJMARIA LUCIA F. MENDONÇA E GABRIEL DE FREITAS
ESTUDOS EM ANDAMENTO NO
BRASIL
• ELA: MODELO EXPERIMENTAL JÁ ESTABELECIDO,
•
PROTOCOLO CLÍNICO EM DISCUSSÃO
• EPILEPSIA: MODELO EXPERIMENTAL JÁ ESTABELECIDO,
•
EXPERIMENTOS COM CÉLULAS EM ANDAMENTO
• PARKINSON : MODELO EXPERIMENTAL EM PRIMATAS
•
ESTABELECIDO
• LESÃO DE NERVO PERIFÉRICO: RESULTADOS NO MODELO
•
EXPERIMENTAL (ROEDORES) FAVORÁVEIS
Laboratório de Neurobiologia Celular e
Molecular- IBCCF/UFRJ
Professor Associado: Marcelo F. Santiago
. Arthur Giraldi-Guimarães
. Camila Z. do Valle
. Denise de F. Campos
. Fernanda de M. Gubert.
. Leda M. Keim
. Victor T. R. Resende
. Virginia B. C. de Lima
. Isis Nascimento
. Pedro M. P. Coelho
. Wantuir jacini
. Elica L. leite
. Raquel M. B. Mendez
. Daniel A. S. A. Vieira
João Paulo C. M. Silva
. Mauro L. M. Pinto
. M. Clara Nascimento
Estudos clinicos
Hospital Pro-Cardiaco:
HUCFF/UFRJ:
Hans Donman
M. Lucia F. de Mendonça
Gabriel R. de Freitas
Charles Andre
Estudos clinicos
UNIFESP:
USP/Ribeiraõ Preto:
Luiz E. Mello
Acary de Souza
Julio Voltareli
PUC/RS:
Jaderson Costa da Costa
www.imbt.org.br
Coordenador:
Ricardo Ribeiro dos Santos
MCT/CNPq