CLULASTRONCO Fatos Fico e Futuro Nance Beyer Nardi

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 a. SC 1 a. SC 2 a. SC 3 a. SC 4 a. GSC

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 a. GSC a. SC 1 Pa. SC 2 a. SC 3 a. SC 4

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.