Introduc-a-o_celulas_tronco_

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Células - tronco 
	
  Léo	
  Freitas	
  Corrêa	
  
O	
  que	
  é?	
  
•  É	
  um	
  *po	
  de	
  célula	
  que	
  pode	
  
– se	
  diferenciar	
  e	
  cons*tuir	
  
diferentes	
  tecidos	
  no	
  
organismo.	
  	
  
– gerar	
  cópias	
  idên*cas	
  de	
  si	
  
mesmas.	
  
Introdução 
•  Entre as cerca de 75 trilhões de células existentes em 
um homem adulto, por exemplo, são encontrados em 
torno de 200 tipos celulares distintos. 
•  Todos eles derivam de células precursoras, 
denominadas “células-tronco”. 
•  A célula-tronco prototípica é o óvulo fertilizado (zigoto). 
Essa única célula é capaz de gerar todos os tipos 
celulares existentes em um organismo adulto, até os 
gametas — óvulos e espermatozóides — que darão 
origem a novos zigotos (Figura 1) 
Introdução 
Fig. 1: Organismo completo, com inúmeros tipos diferentes de células, 
forma-se a partir de apenas uma célula — o óvulo fertilizado (zigoto). 
Introdução 
•  Logo após a fecundação, o zigoto começa a se dividir: uma 
célula em duas, duas em quatro, quatro em oito e assim por 
diante. Pelo menos até a fase de oito células, cada uma delas 
é capaz de se desenvolver em um ser humano completo. São 
chamadas de totipotentes. 
•  Na fase de oito a dezesseis células, as células do embrião se 
diferenciam em dois grupos: um grupo de células externas 
que vão originar a placenta e os anexos embrionários, e uma 
massa de células internas que vai originar o embrião 
propriamente dito. 
•  Após 72 horas, este embrião, agora com cerca de cem 
células, é chamado de blastocisto. As células internas do 
blastocisto vão originar as centenas de tecidos que compõem 
o corpo humano. São chamadas de células tronco 
embrionárias pluripotentes (Figura 2) 
Introdução 
Figura 2: Representação esquemática da disposição das 
células-tronco no embrião. 
História 
•  A incrível capacidade de gerar um organismo adulto 
completo a partir de apenas uma célula tem fascinado 
os biólogos desde que o fisiologista alemão Theodor 
Schwann (1810-1882) lançou, em 1839, as bases da 
teoria celular. 
 
•  Já no início do século 20, vários embriologistas, entre 
eles os alemães Hans Spemann (1869-1941) e Jacques 
Loeb (1859-1924), começaram a decifrar os segredos 
das células-tronco através de experimentos engenhosos 
com células de embriões. 
História 
•  Tais pesquisas revelaram que, quando as duas primeiras 
células de um embrião de anfíbio são separadas, cada uma é 
capaz de gerar um girino normal, e que, mesmo após as quatro 
primeiras divisões celulares de um embrião de anfíbio, o 
núcleo dessas células embrionárias ainda pode transmitir 
todas as informações necessárias à formação de girinos 
completos, se transplantado para uma célula da qual o núcleo 
tenha sido retirado (célula anucleada). 
 
•  Apareceu uma pergunta fundamental para a moderna biologia 
do desenvolvimento: o núcleo de uma célula totalmente 
diferenciada seria capaz de gerar um indivíduo adulto normal, 
se transplantado para um óvulo anucleado? Em 1996, o 
nascimento da ovelha Dolly, primeiro mamífero clonado a partir 
do núcleo de uma célula adulta diferenciada (uma célula 
epitelial de glândula mamária), trouxe a resposta. 
 
Características: 
•  São indiferenciadas; 
•  Têm a capacidade de gerar 
não só novas células-tronco 
como grande variedade de 
células diferenciadas 
funcionais (Figura 3). 
Figura 3: A divisão das células-tronco 
embrionárias segue dois modelos: o 
determinístico (A), que gera sempre uma 
célula-tronco e uma célula diferenciada, e o 
aleatório (B), em que podem ser geradas 
diversas combinações de células. 
A
B
Classificação	
  
•  To*potentes	
  ou	
  embrionárias	
  
–  todos	
  (216)	
  tecidos	
  	
  
•  Pluripotentes	
  ou	
  mul*potentes	
  	
  
–  todos	
  	
  tecidos	
  humanos	
  
–  	
  menos	
  placenta	
  e	
  anexos	
  embrionários	
  	
  
•  Oligopotentes	
  	
  	
  
–  poucos	
  tecidos	
  
•  Unipotentes	
  
–  um	
  único	
  tecido	
  
Onde	
  ficam	
  as	
  células-­‐tronco?	
  
	
  
•  to3potentes	
  
•  	
  pluripotentes	
  ou	
  mul3potentes	
  
•  oligopotentes	
  
•  	
  unipotentes	
  
•  16	
  -­‐	
  32	
  células	
  (até	
  três	
  ou	
  
quatro	
  dias	
  de	
  vida)	
  	
  
	
  
•  células	
  internas	
  do	
  blastocisto	
  de	
  
32	
  -­‐64	
  células	
  (a	
  par3r	
  do	
  5º	
  dia	
  
de	
  vida)	
  	
  
	
  	
  
•  ainda	
  são	
  objeto	
  de	
  pesquisas-­‐	
  
trato	
  intes3nal	
  
	
  
•  tecido	
  cerebral	
  adulto	
  e	
  na	
  
próstata	
  	
  
Quais	
  as	
  funções	
  naturais	
  das	
  células-­‐
tronco	
  no	
  corpo	
  humano?	
  
•  Ajudar	
  no	
  reparo	
  de	
  uma	
  lesão	
  	
  
• Medula	
  óssea	
  
Células-­‐tronco	
  ob*das	
  de	
  embriões,	
  cordão	
  
umbilical	
  ou	
  medula,	
  se	
  colocadas	
  em	
  
contato	
  com	
  um	
  músculo,	
  conseguem	
  
diferenciar-­‐se	
  em	
  músculo?	
  
	
  
• células-­‐tronco	
  embrionárias	
  
• células-­‐tronco	
  adultas	
  
• 	
  têm	
  de	
  se	
  diferenciar	
  em	
  vários	
  
tecidos.	
  
O	
  que	
  torna	
  a	
  célula-­‐tronco	
  capaz	
  de	
  
formar	
  um	
  tecido	
  ou	
  outro?	
  
	
  
•  Objeto	
  de	
  inúmeras	
  pesquisas	
  
–  Fatores	
  de	
  crescimento	
  
–  Hormônios	
  
–  Enzimas	
  
– Moléculas	
  de	
  sinalização	
  
–  Outros	
  mediadores	
  do	
  desenvolvimento	
  
É	
  possível	
  programar	
  as	
  células-­‐tronco	
  para	
  
que	
  se	
  diferenciem	
  nos	
  tecidos	
  que	
  precisam	
  
ser	
  reparados?	
  
•  Fatores	
  de	
  diferenciação	
  em	
  culturas	
  de	
  
células-­‐tronco	
  in	
  vitro	
  determinam	
  que	
  elas	
  
se	
  diferenciem	
  em	
  um	
  certo	
  tecido.	
  
Características •  As células-tronco 
podem ser de dois 
tipos: as embrionárias, 
conhecidas há mais 
tempo, que aos poucos, 
com o desenvolvimento 
do embrião, produzem 
todas as demais células 
de um organismo e as 
adultas, pois nas 
últimas décadas 
descobriu-se que 
tecidos já diferenciados 
de organismos adultos 
conservam essas 
células precursoras. 
Células-tronco embrionárias 
•  As células-tronco embrionárias são estudadas desde o século 
XIX; 
•  Essas células são conhecidas pela sigla ES, do inglês 
embryonic stem cells (células-tronco embrionárias), e são 
denominadas pluripotentes, pois podem proliferar 
indefinidamente in vitro sem se diferenciar, mas também 
podem se diferenciar se forem modificadas as condições de 
cultivo (Figura 4). 
Figura 4: 
Diferenciação de 
células-tronco em 
cultivo. 
Células-tronco embrionárias 
•  Outra característica especial dessas células é que, quando 
reintroduzidas em embriões, dão origem a células de todos os 
tecidos de um organismo adulto, mesmo as germinativas 
(óvulos e espermatozóides). 
Figura 5: Estudos em 
laboratórios de vários países já 
conseguiram que as células-
tronco embrionárias se 
diferenciassem, em cultura, em 
diversos tipos celulares 
Células-­‐tronco	
  de	
  embriões	
  
•  Potencial	
  de	
  formar	
  todos	
  os	
  tecidos	
  
humanos	
  	
  
•  Elas	
  podem	
  ser	
  re3radas	
  de:	
  
–  embriões	
  excedentes	
  descartados	
  em	
  clínicas	
  
de	
  fer3lização	
  
–  clonagem	
  terapêu3ca	
  
Clonagem	
  terapêu*ca	
  
•  transferência	
  de	
  núcleos	
  de	
  uma	
  célula	
  para	
  um	
  
óvulo	
  sem	
  núcleo.	
  	
  
•  aprimoramento	
  das	
  técnicas	
  para	
  culturas	
  de	
  tecidos	
  
realizadas	
  há	
  décadas	
  
•  células	
  capazes	
  de	
  produzir	
  qualquer	
  tecido	
  
•  perspec*vas	
  para	
  futuros	
  tratamentos	
  	
  
•  evita	
  rejeição	
  se	
  o	
  doador	
  for	
  a	
  própria	
  pessoa	
  	
  
•  doenças	
  gené*cas	
  -­‐	
  não	
  seria	
  possível	
  usar	
  as	
  células	
  
da	
  própria	
  pessoa	
  -­‐	
  todas	
  têm	
  o	
  mesmo	
  defeito	
  
gené*co	
  
Clonagem	
  reprodu3va	
  
	
  
•  A	
  clonagem	
  reprodu3va	
  humana	
  é	
  
condenada	
  por	
  todos	
  os	
  cien3stas•  Transferência	
  para	
  um	
  útero	
  humano	
  
•  Desenvolvimento	
  
•  Cópia	
  de	
  um	
  indivíduo	
  	
  	
  
Células-tronco adultas 
•  Alguns tecidos de um organismo adulto se regeneram 
constantemente. Isso acontece com a pele, com as paredes 
intestinais e principalmente com o sangue, que têm suas 
células destruídas e renovadas o tempo inteiro, em um 
complexo e finamente regulado processo de proliferação e 
diferenciação celular. 
 
•  É relativamente recente a constatação de que, além da pele, do 
intestino e da medula óssea, outros tecidos e órgãos humanos 
— fígado, pâncreas, músculos esqueléticos (associados ao 
sistema locomotor), tecido adiposo e sistema nervoso — têm 
um estoque de células-tronco e uma capacidade limitada de 
regeneração após lesões. Mais recente ainda é a idéia de que 
essas células-tronco ‘adultas’ são não apenas multipotentes 
(capazes de gerar os tipos celulares que compõem o tecido ou 
órgão específico onde estão situadas), mas também 
pluripotentes (podem gerar células de outros órgãos e tecidos). 
 
Células-­‐tronco	
  adultas	
  
	
  
•  encontradas	
  em	
  vários	
  tecidos	
  
–  	
  medula	
  óssea,	
  sangue,	
  Tgado,	
  polpa	
  dentária,	
  cordão	
  
umbilical	
  e	
  placenta.	
  	
  
•  não	
  sabemos	
  em	
  que	
  tecidos	
  são	
  capazes	
  de	
  se	
  
diferenciar	
  
•  não	
  serve	
  para	
  portadores	
  de	
  doenças	
  gené3cas	
  
Células-tronco adultas 
•  Um trabalho, publicado na revista Science (1999), com o título 
“Transformando cérebro em sangue” demonstrava em um 
experimento que células-tronco neurais de camundongos 
adultos podem restaurar as células hematopoiéticas em 
camundongos que tiveram a medula óssea destruída por 
irradiação. 
 
•  Esse achado revolucionou os conceitos até então 
vigentes, pois demonstrou que uma célula tronco-adulta 
derivada de um tecido altamente diferenciado e com 
limitada capacidade de proliferação pode seguir um 
programa de diferenciação totalmente diverso se 
colocada em um ambiente adequado. 
Aplicações: 
•  Células hematopoiéticas / Medula óssea; 
•  Substitutos de pele e mucosas; 
•  Implantes ortopédicos / Cartilagem e osso; 
•  Substitutos de pâncreas e fígado; 
•  Terapia celular de músculo cardíaco; 
•  Regeneração do sistema nervoso; 
•  Engenharia vascular e neovascularização; 
•  Substitutos de córnea. 
Indicações	
  
•  Doenças	
  
neurodegenera*vas	
  
•  Mal	
  de	
  Hun*ngton	
  
•  Mal	
  de	
  Alzheimer	
  
•  Mal	
  de	
  Parkinson	
  
•  Paralisia	
  
•  Infarto	
  
•  Re*nopa*a	
  
•  Cirrose	
  
•  Hepa*te	
  
•  Diabetes	
  
•  Queimaduras	
  
•  Artrite	
  
•  Osteoartrite	
  
•  Transplantes	
  
•  Hemoterapia	
  
Aplicações 
Doenças Cardiovasculares (enfarte no miocárdio) 
Ø  Tratamento: células-tronco retiradas da medula óssea do 
paciente são implantadas no músculo cardíaco 
Ø  Resultado: há uma regeneração do músculo e criação de novos 
vasos sangüíneos, aumentando a irrigação 
Ø  Andamento: o Brasil é um dos países mais avançados no 
mundo na área. Em 2005 será feito um estudo com células-
tronco para tratar de 1.200 cardíacos em várias instituições 
 
Lesões da Medula Espinhal 
Ø  Tratamento: implante de células-tronco da medula óssea na 
medula espinhal 
Ø  Resultado: melhora a passagem de impulso elétrico, 
sensibilidade e atividade motora 
Ø  Andamento: de 30 pacientes tratados no Hospital das Clínicas 
(USP), três voltaram a andar 
Experimento	
  com	
  células-­‐tronco	
  re3radas	
  da	
  
medula	
  e	
  injetadas	
  no	
  coração	
  da	
  própria	
  
pessoa	
  -­‐	
  melhora	
  aparente	
  em	
  pessoas	
  com	
  
insuficiência	
  cardíaca	
  
.	
  Essas	
  células	
  são	
  capazes	
  de	
  formar	
  tecido	
  
cardíaco	
  ou	
  só	
  promover	
  uma	
  neo-­‐
vascularização?	
  
	
  
Aplicações 
Esclerose 
Ø  Tratamento: transplante de células-tronco do próprio paciente 
Ø  Resultado: há uma diminuição dos sintomas da doença 
Ø  Andamento: paciente com esclerose lateral amiotrófica tratado 
na USP de Ribeirão Preto melhorou sua coordenação motora 
Parkinson 
Ø  Tratamento: são implantadas células-tronco em áreas 
específicas do encéfalo, estriado e substância negra, buscando 
a produção de dopamina 
Ø  Resultado: melhora do déficit motor e cognitivo com a 
reposição dos neurônios lesados e destruídos 
Ø  Andamento: um time internacional de cientistas inseriu nos 
cérebros de macacos genes para induzir a produção da 
proteína GDNF, que protege as células nervosas contra os 
efeitos degenerativos da doença 
Aplicações 
Leucemia e Outros Tipos de Câncer do Sistema Sangüíneo 
Ø  Tratamento: são retiradas células-tronco do paciente durante tratamento de 
quimioterapia, para que sejam preservadas da radiação. Depois elas são 
reinjetadas 
Ø  Resultado: como as células são do próprio paciente, não há risco de rejeição 
Ø  Andamento: pesquisadores (norte-americanos e europeus) avaliaram pacientes 
que receberam células-tronco de cordão umbilical. A técnica é menos 
agressiva que a tradicional 
Diabetes 
Ø  Tratamento: há uma diferenciação de células-tronco da medula óssea, in vitro, 
em ilhotas pancreáticas (órgãos que produzem a insulina) 
Ø  Resultado: diminuição da necessidade de injeções de insulina 
Ø  Andamento: o Instituto de Química da USP conduz pesquisas com 
camundongos para entender o papel dos genes na transformação das células-
tronco em células beta (produtoras de insulina) 
Aplicações 
Figura 6: Em adultos 
Células-tronco adultas podem ser obtidas 
facilmente da medula-óssea, que dá origem 
às células do sistema sanguíneo 
 
Em embriões 
Com a fecundação do óvulo em laboratório, 
origina-se uma célula, que se divide 
sucessivamente, gerando outras. No quinto 
dia forma-se um embrião com duzentas 
células não especializadas (células-tronco) 
 
Especialização 
A aplicação de reagentes químicos às 
células-tronco faz com que elas se 
transformem em células de tecidos 
específicos quando se desenvolvem 
 
Coleta 
Embriões congelados nesse estágio e não 
aproveitados em clínicas de reprodução 
assistida são coletados 
 
Implantação 
Por meio da corrente sanguínea podem ser 
implantadas novas células no paciente. 
Pode-se também injetar as células 
diretamente no órgão danificado para que 
se diferenciem no organismo 
Terapia	
  com	
  células-­‐tronco	
  
•  Redução	
  de	
  300.000	
  mortes	
  por	
  cardiopa3a	
  	
  
–  Soc	
  Bras	
  Cardio	
  
•  UFRJ-­‐	
  estudos	
  com	
  animais	
  	
  
–  Antônio	
  Carlos	
  Campos	
  de	
  Carvalho	
  
•  RJ	
  -­‐	
  Hospital	
  Pró-­‐cardíaco-­‐estudos	
  com	
  voluntários	
  
–  Hans	
  Dohman	
  
•  Doença	
  de	
  Chagas	
  –	
  Fiocruz	
  (BA)	
  –	
  julho	
  2003	
  
–  Ricardo	
  Ribeiro	
  Santos	
  
•  IOT	
  –	
  USP	
  –lesão	
  medular	
  	
  
–  Érika	
  Kalil	
  
•  HC	
  –	
  Ribeirão	
  Preto	
  –	
  esclerose	
  múl3pla,	
  LES,	
  diabetes	
  3po	
  
I	
  	
  
Custos	
  da	
  terapia	
  com	
  células-­‐tronco	
  
•  Transplante	
  de	
  coração	
  
–  R$	
  40.000-­‐50.000,00	
  
–  R$	
  500,00/mês	
  para	
  drogas	
  an3-­‐rejeição	
  
•  Células-­‐tronco	
  
–  R$	
  10.000,00	
  
Permanecem questões a serem respondidas: 
•  Como as células-tronco permanecem indiferenciadas e auto-renováveis enquanto 
todas a células ao redor das mesmas se diferenciaram? 
•  Quis os fatores que normalmente regulam a proliferação e a auto-renovação das 
células-tronco em organismos vivos? 
•  Quantos tipos de células-tronco existem e em quais tecidos elas subsistem? 
•  As células-tronco adultas normalmente apresentam plasticidade ou apenas 
transdiferenciam quando manipuladas experimentalmente? Quais os sinais que 
regulam a proliferação e diferenciação de células-tronco que se demonstram 
plásticas? 
•  É possível manipular células–tronco adultas para estimular a proliferação de forma 
que se possa produzir tecido suficiente para transplantes? 
•  Quais os fatoresque estimulam células-tronco a se realocarem nos sítios de lesão? 
O debate: 
1.  Pode-se intencionalmente destruir um embrião humano? 
2.  Podemos nos beneficiar da destruição de outros embriões? 
3.  Pode-se criar um embrião para destruí-lo? 
4.  Pode-se clonar embriões humanos? 
 Quem vale mais? 
 X 
Qual o status moral do embrião humano?? 
 
•  Defesa da personalidade humana embrionária e 
fetal: 
•  Pais humanos podem apenas produzir prole humana. Assim 
sendo, os não-nascidos são membros da comunidade 
humana. 
•  As diferenças funcionais entre o feto e o recém-nascido são 
moralmente irrelevantes. 
•  Os não-nascidos são pessoas humanas porque possuem 
natureza humana, não porque desempenhem determinadas 
funções 
•  A Fertilização não é um evento, mas um processo com distintos sub-
processos que podem levar segundos, minutos, horas ou até mesmo 
semanas se se leva em conta a individuação.” 
•  Quando o processo de uma nova vida começa, este continua-se por 
estágios biológicos até que o final da morte chegue ao seu termo. O 
começo da vida está no início do início do processo, não no final do 
início. 
•  “ Estágios muito precoces do processo são apenas humanos em 
potencial”. 
•  Uma vez que o processo tenha começado, este embrião não pode 
desenvolver-se em uma ovelha ou um cachorro; ele é inerente e 
imutavelmente humano. 
 
•  O zigoto (ou blastocisto, ou embrião, ou feto) não é um humano em 
potencial, é uma vida humana em um estágio específico do 
desenvolvimento. 
•  “ … estas células são ainda totipotente, não são ainda verdadeiros 
indivíduos humanos.” 
 
Fim