Terapia Celular e Terapia Gênica

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Terapi� Celular � Terapi� Gênic�
Terapi� Celular:
Procedimento médico que visa restabelecer a
estrutura e função de um tecido por meio da
utilização de uma célula ou um grupo de
populações celulares.
Tratamentos atuais: Neuroblastoma; Oncologia;
Metabolismo; Doenças de sangue;
Imunodeficiência; Falência de medula óssea
Pesquisas atuais: Lesões neurológicas; Doenças
cardiovasculares; Doenças respiratórias;
Doenças autoimunes; Doenças ortopédicas
Classificações:
I. Histológica: repara tecidos danificados
por meio do transplante de
células-tronco ou células progenitoras
➔ Homotópica: transplante de células para
mesmo local de origem. Ex: Transplante
de células da medula óssea
➔ Heterotópica: transplante de células
para um local diferente de origem. Ex:
Células da medula óssea no tratamento
de isquemias.
II. Imunológica: utiliza células do sistema
imunológico para tratar doenças
relacionadas ao sistema imunológico
➔ Autóloga: usa células do próprio
paciente
➔ Alógena: usa células de um doador
compatível
Matéri� Prim� par� Terapi�
Celular:
1. Células (Tronco)
2. Mediadores Moleculares da Integração
tecidual (Sinalizadores)
3. Matrizes Tridimensionais (Scaffolds)
Células Tronco:
1. Células-tronco embrionárias: são obtidas a
partir de embriões em estágio inicial,
geralmente desenvolvidos a partir de
fertilização in vitro. Essas células têm a
capacidade de se diferenciar em qualquer
tipo de célula do organismo.
2. Células-tronco adultas (somáticas): são
encontradas em tecidos adultos, como a
medula óssea, o tecido adiposo e o sangue
periférico. Essas células têm um potencial
mais limitado de diferenciação, geralmente
podendo se diferenciar em tipos de células
específicos do tecido em que são
encontradas.
3. Células-tronco induzidas: são células
adultas reprogramadas geneticamente para
adquirir características semelhantes às
células-tronco embrionárias. Essa
reprogramação é realizada pela introdução
de fatores de transcrição específicos nas
células adultas, revertendo-as a um estado
pluripotente.
Células-tronco Adultas Mesenquimais:
São uma das mais utilizadas atualmente em
pesquisas e aplicações clínicas:
✔ Obtidas do próprio paciente;
✔ Obtidas em nº adequado para transplante,
devido à alta capacidade de proliferação;
✔ Capacidade multipotente de diferenciação
celular;
✔ Facilmente manipuláveis em laboratório;
✔ Pouco imunogênicas;
✔ Capacidade de integração no tecido
hospedeiro
✖ Desconhecimento de todos os fatores
envolvidos no controle da autorrenovação e
diferenciação celular - genes específicos
✖ Baixa quantidade de telomerase presente nas
células mesenquimais (Limitante na proliferação
celular : “Células envelhecidas”)
Podem ser obtidas de diferentes fontes, sendo
as mais comuns Medula óssea, Tecido adiposo,
Sangue do cordão umbilical e placenta.
Após a coleta, as células obtidas passam por
processos de isolamento e cultivo em
laboratório para que possam ser ampliadas em
número antes de serem utilizadas em aplicações
terapêuticas.
Possibilidades de Diferenciação:
Diferenciação é mediada por sinalizadores.
1. Osteócitos: As CTMs podem se diferenciar
em células ósseas, chamadas osteócitos.
Essas células desempenham um papel
importante na formação e reparação do
tecido ósseo.
2. Adipócitos: As CTMs também podem se
diferenciar em células adiposas, chamadas
adipócitos. Essas células são responsáveis
pelo armazenamento de gordura no tecido
adiposo.
3. Condrócitos: As CTMs podem se diferenciar
em células da cartilagem, chamadas
condrócitos. Essas células são essenciais
para a formação e manutenção da
cartilagem, que reveste as articulações e
fornece suporte estrutural.
Células-Tronco Mesenquimais Derivadas
de Tecido Adiposo (CTM-AD):
● Adipose Derived Stem Cells (ADSCs)
● Células facilmente isoladas em comparação
com as da medula óssea (BMSCs);
● 2-6 x 106 células a cada 300 ml de lipoaspirado;
● Não sofre alteração da viabilidade após a
criopreservação;
● Taxa de proliferação superior às células tronco
da medula óssea (BMSCs).
Isolamento de Células-tronco Mesenquimais
Derivadas de Tecido Adiposo:
1. Coleta do tecido adiposo: O tecido adiposo é
obtido por meio de uma lipoaspiração, que é
um procedimento minimamente invasivo.
Uma cânula é inserida na área doador
(geralmente na região abdominal) e o tecido
adiposo é aspirado.
2. Processamento do tecido adiposo: O tecido
adiposo coletado é lavado com uma solução
salina para remover qualquer impureza ou
resíduo. Em seguida, é fragmentado em
pequenos pedaços por meio de técnicas como
corte manual, trituração mecânica ou
enzimática.
3. Digestão enzimática: Os fragmentos de
tecido adiposo são submetidos a uma
digestão enzimática. Enzimas como
colagenase são adicionadas para quebrar as
células e liberar as CTMs contidas no tecido.
4. Centrifugação: Após a digestão enzimática, o
material é centrifugado para separar as CTMs
das outras células e componentes presentes
na suspensão. A centrifugação permite
separar as células com base em sua
densidade.
5. Lavagem e ressuspendão: As CTMs são então
lavadas com um meio de cultura apropriado
para remover resíduos da digestão enzimática
e outras impurezas. Após a lavagem, as CTMs
são ressuspendidas em um meio de cultura
adequado para promover o seu crescimento e
viabilidade.
6. Cultivo celular: As CTMs são transferidas
para placas de cultura e mantidas em
incubadoras com as condições
adequadas, como temperatura, umidade e
concentração de dióxido de carbono. Elas
são cultivadas em um meio de cultura
que fornece os nutrientes necessários
para o seu crescimento e manutenção.
7. Expansão celular: As CTMs são cultivadas
por um período de tempo, permitindo
que se multipliquem e se expandam em
número. Durante esse processo, os meios
de cultura são trocados periodicamente
para fornecer nutrientes frescos e
remover produtos metabólicos.
8. Após o isolamento e expansão das CTMs,
elas podem ser caracterizadas quanto à
sua identidade e potencial de
diferenciação por meio de análises e
ensaios específicos.
Aplicaçõe� Comerciai� d�
Terapi� Celular e� Animai�:
● Medicina veterinária regenerativa
● Tratamento de doenças crônicas
● Cicatrização de feridas
● Terapia imunológica
● Reprodução animal
Terapi� Gênic�:
Procedimento o qual se utiliza da transferência
de material genético a uma célula ou tecido,
com o propósito de prevenir ou curar uma
enfermidade.
Enfermidades genéticas (Gene defeituoso ou
ausente) são reparadas com terapia gênica ao
transferir a versão funcional do gene,
arrumando o defeito.
Principais modalidades de terapia gênica:
➔ Modificação direta do gene causador da
doença. Ex: Doenças hereditárias
monogênicas (hemofilia, doenças
metabólicas).
➔ Tratamento indireto da patologia através de
modulação gênica. Ex: Doenças complexas/
multifatoriais (AIDS, Parkinson)
➔ Imunoterapia pormodulação gênica
(vacinas de DNA). Ex: Microrganismos ou
células patogênicas (Câncer, doenças
infecciosas).
Modificação Direta:
● Utilizada para doenças monogênicas
(mutação em um único gene);
● Muitas vezes usa técnicas de DNA
recombinante para corrigir o genoma;
● A ideia é substituir ou suplementar a
expressão do gene disfuncional, mediante a
inserção de uma ou mais cópias do gene
terapêutico
Terapias gênicas aprovadas no Brasil:
● Tratamento de Atrofia Muscular Espinhal:
Mutação do gene SMN1; Virus
adeno-associado 9
● Tratamento de Distrofia Hereditária da
Retina: Mutação do gene RPE65; Virus
adeno-associado 2
Tratamento indireto:
● Utilizado para doenças complexas (causas
primárias desconhecidas e há apenas
tratamentos paliativos);
● Terapia gênica visa reduzir ou evitar a
progressão da doença;
➔ Principais estratégias: aumentar a
resistência celular, estimular sistemas de
reparo ou regeneração, ou recompor
características funcionais específicas de
determinados sistemas orgânicos;
➔ Modulação de genes não
necessariamente associados à causa da
doença.
● Tumores: indução de morte celular seletiva
em populações celulares proliferativas.
● ProSavin: Terapia gênica para liberaçãolocal
e contínua de dopamina; Segura e bem
tolerada por pacientes; Melhoras na
motricidade de pacientes em 2 anos
Imunoterapia (vacina de DNA):
● Utilizada para doenças causadas por
microrganismos ou células patogênicas;
● Ao invés da utilização de uma proteína ou
um vírus completo atenuado ou inativado, o
paciente recebe o gene que codifica uma
proteína típica do agente agressor.
● O organismo do paciente passa a fabricar
permanentemente a proteína exógena,
estimulando seu próprio sistema imune;
● Podem ter finalidade preventiva ou curativa.
● Exemplo: AIDS
● Vacinas de RNA ou mRNA não são
consideradas terapia gênica pois elas não
alteram o genoma de nenhuma forma.
Modificaçã� Quant� a� �p�
Celular:
1. Técnica Germinativa: introdução dos genes
no zigoto, célula resultante da fecundação,
ou nos gametas. Assim, as células que se
originam dessas células germinativas
passarão a ter o gene de interesse em seu
genoma.
2. Técnica somática: introdução de genes nas
células somáticas, ou seja, células não
germinativas. As células somáticas
compõem a maior parte do organismo. Essa
técnica é mais usada e não há transmissão
dos genes para os descendentes, como
ocorre na técnica germinativa.
Principais Vetores Utilizados:
➔ Vetor plasmidial
➔ Vetor viral
➔ Vetor nanoestruturado
Formas de inserção do gene:
1. In vivo:
➔ Vetor introduzido diretamente no organismo;
➔ Eficiente, no entanto mais difícil de controlar
o endereçamento;
➔ Menos dispendiosa.
2. Ex Vivo:
➔ Células do indivíduo são retiradas,
modificadas e reintroduzidas;
➔ Método mais difícil, porém, mais fácil de
controlar
�empl� Us� d� Terapi�
Gênic� � Celular:
1. Correção genética em larga escala
● Quando uma doença afeta simultaneamente
bilhões de células;
● Modificação genética de células-tronco pode
ser preferível à modificação genética das
células já diferenciadas;
● Particularmente útil para um tipo de
célula-tronco : as células-tronco
hematopoiéticas.
● Ex: doenças sanguíneas (como a anemia
falciforme) ou do sistema imunológico (como
a doença do “menino da bolha”).
➔ As células-tronco hematopoiéticas
possuem uma mutação que faz com que
as células diferenciadas do sangue ou do
sistema imune fiquem comprometidas.
➔ Nesse caso, o tratamento mais eficiente
não é tratar as células sanguíneas ou
imunes uma a uma, mas substituir as
células-tronco hematopoiéticas, já que
elas são a fonte das quais as células
imunes e sanguíneas diferenciadas se
originam.
➔ Para isso, estuda-se uma combinação de
células-tronco e terapia gênica que
envolve extrair as células-tronco
hematopoiéticas do paciente e corrigi-las
em laboratório usando terapia gênica.
➔ Em seguida, essas células-tronco
corrigidas são reinjetadas no paciente,
onde vão seguir se multiplicando,
saudáveis. Essa opção está sendo
investigada para diferentes formas de
imunodeficiência combinada grave.
2. Turbinando a reparação tecidual
● Células-tronco: capacidade de reparação
tecidual;
● Certas doenças, ou o próprio
envelhecimento, podem prejudicar a
capacidade de regeneração das
célulastronco.
● Modificações genéticas que as tornem mais
resistentes aos danos causados por lesões e
doenças degenerativas;
● Ex: A doença de Parkinson: Cientistas
estudam uma combinação de células-tronco
e terapia gênica que torne as células
transplantadas mais resistentes à
degeneração.
➔ Em um estudo recente, células-tronco
mesenquimais foram geneticamente
modificadas para expressar uma proteína
que protege contra diversos insultos
químicos típicos do cérebro de um
paciente com a doença de Parkinson.
➔ Como resultado, essas células foram
capazes de se diferenciar em neurônios
dopaminérgicos mais resilientes, com
mais chances de sobreviver após o
transplante.
3. Delivery de medicamentos
● Células-tronco neurais são atraídas por
certas proteínas liberadas por tumores;
● Drogas antitumorais podem ser eficazes,
mas tendem a ser extremamente tóxicas se
administradas sistemicamente. A solução
pode ser empregar células-tronco como
veículos para a entrega de medicamentos
apenas na vizinhança do tumor.
● Ex: Glioblastoma: tratamento convencional
com 5-fluorouracil;
➔ Pesquisadores administraram a
pró-droga 5-fluorocitosina aos pacientes.
Em seguida, eles injetaram milhões de
células-tronco geneticamente
modificadas para produzir uma enzima
capaz de converter a 5- fluorocitosina em
5-fluorouracil.
➔ Como essas células tendem a migrar para
o tumor, a conversão da pró-droga
tolerável em medicamento tóxico vai
acontecer principalmente na região do
tumor. Como consequência, a maior
concentração da medicação vai ser na
região onde ela é mais necessária,
poupando as demais células saudáveis.
➔ Os primeiros resultados dos testes
humanos mostram que o método é
seguro e que as células-tronco
efetivamente migram para o tumor, onde
produzem a quimioterapia localmente.