Conhecer a terminologia, conversar com pesquisadores, impressionar
amigos e familiares nas festas...
Objetivo desta aula…
Ler artigos e assistir reportagens e realmente entender a mensagem, ter
opinião própria e lúcida sobre o assunto
Saber um pouco da história da pesquisa em células-tronco, como
chegamos até aqui? Onde estamos? Para onde vamos? Questões existenciais...
Nós perdemos milhões de células a cada segundo
Um bilhão de células por hora
Importância das células-tronco
Sem o mecanismo de reposição destas células, nós
perderíamos...
Intestino: 2 horas
Pele: 3 semanas
Hemácias: 4 meses
Cabelo: 4 anos
Auto-renovação;
Manter-se indiferenciada;
Diferenciação em tipos celulares diferentes
Quem são as Células-tronco?
Gametogênese: Formação dos óvulos e espermatozóides , redução dos cromossomos
Fertilização: União de óvulo e espermatozóide
Embriogênese: Formação do embrião (zigoto)
De onde vem as células-tronco?
Primeira Clivagem
Nos seres humanos, a primeira clivagem (ou divisão celular) acontece cerca de 30 horas após a fecundação
(dia 1).
(blastômeros)
Embriologia
Clivagem: estágio de 8 células
Ao chegar neste estágio, as células começam a mudar sua forma e se agrupar firmemente, tornando-se
compactas.Essa proximidade entre as células permite uma interação entre as células e troca de informações.
Embriologia
Mórula
Ao atingir 12 a 32 células, a estutura recebe o nome Mórula (amora).
~4 dias após a fecundação
Começa a formar-se a cavidade blastocística (infiltração de fluído
uterino)
Embriologia
Blástula ou Blastocisto
O fluído aumenta a cavidade interna(~6 dias após a fecundação)
Duas estruturas se formam: 1) Trofoblasto (células externas);2) Embrioblasto (células internas)
Embriologia
Degeneração MacularParkinson
ELA (esclerose lateral amiotrófica
Cardiopatias, Anemia, Leucemia, Artrite,
Fratura óssea
DPOC (doença pulmonar obstrutiva crônica)
DiabetesCirrose
Infertilidade
Células-tronco Embrionárias (ES)
Célula-tronco (características especiais)
Auto-renovação, Indiferenciação e Diferenciação
Potencial = Quantidade de possíveis destinos que a célula-troncopode adquirir (totipotente, pluripotente, progenitores)
Determinação do destino (músculo, osso, pele, neurônios, etc)
Regeneração ≠ Reparo tecidual (células-tronco adultas)
Uso terapêutico (estabelecidos/pesquisas)
Pluripotentes
Progenitores
Totipotentes
Cels diferenciadas
zigotoAdultas
Medula Óssea
Potencial = Quantidade de possíveis destinos que a célula-troncopode adquirir
Célula-tronco embrionária
EctodermaProgenitores
NeuraisNeurônios
C-MycLin28SSEA3SSEA4
Smad2/3Oct3/4FoxD3NanogCriptoSox2
Sox17
Notch1NestinTP63
Β3-TubulinaNestinaMAP2ABCG2MashAtoh7
NestinaJagged
SinapsinaTau
GluR2GluR4
SinaptotosinaRodopsinaCalbindina
Pluripotente Progenitor DiferenciadaZigoto
Determinação do Destino = Diferenciação
Oscar Hertwig (~1916)
Os cromossomos controlam a célula
Wilhelm His (~1892)
Os componentes do citoplasma controlam a célula
Edmund Wilson (~1928)
Todo mundo tem uma certa razão…
Vou mais além…EPIGENÉTICA e
MICROAMBIENTE meus senhores!
Conrad Waddington (~1942)
Conrad Waddington, 1942BiólogoPaleontologistaGeneticistaEmbriologistaFilósofo
Genes + Ambiente
https://youtu.be/KUvuv74_E1U
Era moderna de pesquisa com células-tronco
No laboratório…
Como identificá-las?
Como isolá-las?
Qual a participação dos genes?
Podem ser manipulados por experimentação?
Quais os fatores envolvidos?
Estas células podem fazer o que EU quero?
Fre et al., PLosOne 2011http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0025785
Identificação das células-tronco(utilização dos conceitos conhecidos)
Barker et al., Nature 2007 doi:10.1038/nature06196
Era moderna de pesquisa com células-tronco
No laboratório…
Como identificá-las?
Como isolá-las?
Qual a participação dos genes?
Podem ser manipulados por experimentação?
Quais os fatores envolvidos?
Estas células podem fazer o que EU quero?
Célula-tronco embrionária
EctodermaProgenitores
NeuraisNeurônios
C-MycLin28SSEA3SSEA4
Smad2/3Oct3/4FoxD3NanogCriptoSox2
Sox17
Notch1NestinTP63
Β3-TubulinaNestinaMAP2ABCG2MashAtoh7
NestinaJagged
SinapsinaTau
GluR2GluR4
SinaptotosinaRodopsinaCalbindina
Pluripotente Progenitor DiferenciadaZigoto
Marcadores específicos
Era moderna de pesquisa com células-tronco
No laboratório…
Como identificá-las?
Como isolá-las?
Qual a participação dos genes? Clonagem e Cultivo
Podem ser manipulados por experimentação?
Quais os fatores envolvidos?
Estas células podem fazer o que EU quero?
1962 - Sir John Gurdon = Primeira reprogramação nuclear (clonagem de sapo)O potencial das células-tronco poderia ser reativado
- Sir John Bertrand Gurdon
- Nascido em 2 de outubro de 1933
- Durante seus estudos (1948-1949) , dos 250 alunos inscritos no curso de biologia, suas notaseram as mais baixas de todas, sendo o último no ranking dos estudantes
- Seus professores diziam que tentar uma carreiracomo cientista era “ridículo e uma perda de tempo para ele e aqueles que tivessem que ensiná-lo”
- Tentou trocar de curso se matriculando em disciplinas de História e Sociologia, mas foimatriculado erroneamente no curso de Zoologia
- DNA = material genético/ Michael Fischberg – Reprogramação Nuclear
- 1962 - Clonagem de sapo
- 2012 = Prêmio Nobel em Medicina pelo descobrimento da reprogramação celular
+ bone morphogenetic protein (BMP) + leukemia inhibitory factor (LIF)+ mitogen-activated protein kinase (MEK) + glycogen synthase kinase 3 (GSK3)+ FGF+ ActivinFeeder Layer
Inibem a diferenciação celularAlgumas culturas de primatas
A espécie animal e as condições de cultivo influenciamno estado de pluripotência
Controvérsias – Influência Política
2001, Bush controversyO presidente americano George W. Bush limita o financiamento
federal para pesquisas com células-tronco humanas.
2005, Fraudulent clones- Woo Suk Hwang da Seoul National University in South Korea publicou 2 artigos na Science mostrando dados de clonagem de células-tronco humanas inspirado na Dolly- Solicitou mulheres da equipe que induzissemsuperovulação para usar o material naspesquisas
Controvérsias – Ética
Era moderna de pesquisa com células-tronco
No laboratório…
Como identificá-las?
Como isolá-las?
Qual a participação dos genes?
Podem ser manipulados por experimentação?
Quais os fatores envolvidos?
Estas células podem fazer o que EU quero?
Célula-tronco embrionária
EctodermaProgenitores
NeuraisNeurônios
C-MycLin28SSEA3SSEA4
Smad2/3Oct3/4FoxD3NanogCriptoSox2
Sox17
Notch1NestinTP63
Β3-TubulinaNestinaMAP2ABCG2MashAtoh7
NestinaJagged
SinapsinaTau
GluR2GluR4
SinaptotosinaRodopsinaCalbindina
Multipotente/Pluripotente
Progenitor Diferenciada
Diferenciação
Desdiferenciação
2006 - Pluripotentes Induzidas
- Fatores conhecidos por manterem células-tronco embrionáriasindiferenciadas em cultura;
- 24 genes envolvidos com estes fatores
Ecat1 Eras Sox15 Sall4 Utf1 B-catenin
Dppa5 Dnmt31 Dppa4 Oct3/4 Tcl1 C-Myc
Fbxo15 Ecat8 Dppa2 Sox2 Dppa3 Stat3
Nanog Gdf3 Fthl17 Rex1 Klf4 Grb2
Células Fbx15+ (gene expresso exclusivamente em ES mas sem participaçãona pluripotência ou desenvolvimento embrionário)
Controle Fbx15
Avaliação do efeito da retirada de cada fator selecionado naformação de colônias
**
* *
* **
**
10 fatores
Avaliação do efeito da retirada de cada fator selecionado naformação de colônias
* * **
Ecat1 Eras Sox15 Sall4 Utf1 B-catenin
Dppa5 Dnmt31 Dppa4 Oct3/4 Tcl1 C-Myc
Fbxo15 Ecat8 Dppa2 Sox2 Dppa3 Stat3
Nanog Gdf3 Fthl17 Rex1 Klf4 Grb2
Pesquisa com células-tronco
2009, Presidente americano Barack Obama retira a
restrição de financiamento federal para pesquisas com
células-tronco
Era moderna de pesquisa com células-tronco
No laboratório…
Como identificá-las?
Como isolá-las?
Qual a participação dos genes?
Podem ser manipulados por experimentação?
Quais os fatores envolvidos?
Estas células podem fazer o que EU quero?
2010, Primeiro tratamento de lesão de medula espinhal (Menlo Park,California)
2012, Primeiro tratamento de Visão indica melhoras para o paciente
2013, Finalmente clonadas células-tronco humanas por Shoukhrat MitalpovOregon National Primate Research Center
2014, Charles Vacante (Harvard Medical School ) e Haruko Obokata (RikenCenter, Japão) anunciam que qualquer célula pode ser reprogramada para oestágio pré-embrionário usando uma técnica simples que leva 30 minutos(ambiente ácido sub letal)
2014, Testes clínicos em humanos. Masayo Takahashi do instituto Riken(Japão) seleciona pacientes para terapia com células pluripotentes induzidaspara tratar doença macular relacionada com a idade (degeneração retiniana)
Pesquisa com células-tronco