Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
2 6 • C I Ê N C I A H O J E • v o l . 2 9 • n º 1 7 2 B I O E N G E N H A R I A ������� � �� ����� ��������� ���� ����� ���� ����� ��� ������������������������������ ����� ������� ��� ����������������� � ������� ��� ����� ������ ���� ����������� ����� ���� �� ��� ������������ �� ��� �� ���� �!�"#�$����%&��'���� � �������#���� ��(��� )���$����� � ����� �� �� ����*��� �+������������ �� � ��� ������$�� ����� ��$������ ��, ��� ����� � �� �������� ������ ������ �-�$�� ����� ��� ������� �+ ����$���������� ���� � ������������� ������$��� �� �� .#� � ���� ����� ���� ����� ����������� �� �/���� ������� � ����� ��� �������)�������� �#����� �� ��� ��������� ��0������������� ���������� ����� � � ������� �$����� ��� �#�� ���� �1� ����������������� 2� ����� ���� ��������.�� ����� -�����#������*����"*�$���&��� � ,�� �� �������� ���*����$������� �� �� ����� � ������� ���� ����� ��������$��� ���������������� $����� �+�-���� ���� ����� ��*-��� �+�)������������$������� �� �*�$��� �"#�$�����&��2��� �.��� ��� ���������$����������$��� ���������� ������������������� ����� ����� ����������#� ����� � �/�-��$� ��� ���)�����#� �� A produção de diferentes tipos de células em laboratório e sua utilização para recuperar tecidos ou órgãos lesados está deixando de ser um sonho. Estudos com células-tronco vêm demonstrando que elas podem se diferenciar em todos os tipos celulares presentes em um organismo adulto, e acredita-se que tal processo será controlado em breve. Mesmo os debates éticos e religiosos sobre o uso de células-tronco retiradas de embriões perderam o sentido, com a descoberta de que essas células existem em indivíduos adultos e mantêm sua capacidade de diferenciação. Está aberto o caminho para a bioengenharia, que revolucionará a medicina. Antonio Carlos Campos de Carvalho Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro Figura 1. Colônias de células-tronco humanas, embrionárias, podem ser mantidas indiferenciadas em cultura – tais colônias, às vezes, apresentam uma margem externa de células já diferenciadas Todo organismo pluricelular é composto por diferentes tipos de células. 2 6 • C I Ê N C I A H O J E • v o l . 2 9 • n º 1 72 Célula B I O E N G E N H A R I A A medicinA medicin j u n h o d e 2 0 0 1 • C I Ê N C I A H O J E • 2 7 B I O E N G E N H A R I A %334������ �����������������5���6��������������. #���� ��������������������, ����������� ������������ ��#���� �����"���� �������������������$�7�������� �8���&������������� �� ��� 2� �������(����� �� ���� � �/���� � ����� ���� ������� �����)������ ��1��� � �$����� � ��� ���. �� � �/8 � � 9� �������#���� ���� ����1���� ��� ��� ������$��������� -����� � ����� ���� �� ����$��� ���������������� ����� ���#���� ���� �#�� ����� � :���������*���� ������������#��"����� �(�������#���� ��(��&���� ����� ���� ������� �$������� ������� �/8 � � �������� ��9�����������. �� ������)���� ������� ���$���� ��������������� ����� ���� ������� ��#���� ����������������-����"���� �� 8 �� �&�����)��� ��$� ������������������; �<��� "%=%� %==�&����(�������%=>3��� �/� � ����������� ������� ?8������. ������ � ���������8��� ��/�����$� �� ����������� �� ������� @�� �;�������"%=43 %3A%&���?� )�� B��/�"%=�3 %3�A&�� ���(��������� � #����� � �$���� ��� � ����� ���� � ������ ��������������� ���$���� � ��� ����� ������/���� ����� ��� )�� � �����������)����)������� ���� ���� ����� � ����� ���������/���������� #./��� ��� ������� �� ���������� ���*����$������� $����������������)������ �����- �� �)������������ �� ����� �� � ������� ���������/����������#./����� �, ������ � � ����� ���/����8��� ����������� ���� ���������� �� ���#����(�� ��� � 8��� �C�#���� (������$����� � ������� �� ������ ����������������� ���������)�������, ���������� �������������" ����� ��� �����&� 2����$������������ � ������������ ����������)�� ;�������#������ ������%3>=���������$�����#�� ������������������������/����$�������� ������� �����9����, ����������� �������������������#���� ����� ����� ���*����$�������������.�������������� ����� ������ �����������������-�������� �����D��� Figura 2. Entender em detalhes como um organismo completo, com inúmeros tipos diferentes de células, forma-se a partir de apenas uma célula – o óvulo fertilizado (zigoto) – ainda é um desafio para a ciência � B I O E N G E N H A R I A s-tronco a do futuroa do futuro 2 8 • C I Ê N C I A H O J E • vo l . 2 9 • n º 17 2 B I O E N G E N H A R I A ��$��� � ����� ���� ��$����� � ���������� � ����� ���� ������ ��� �$���������� � ����� ���#���� ���� �"#�$����>&� 2 � ����� ���� �� ���� ��� �8���� ������� ���� ���/����8 ��� ��)����� ���� � �� ������� �� ����������������/����������� *������� �� ������ � ����� ������ ��$��� ����E� ��� �,����� ��� � �� ��� �/��� ��)����� ��� �F8��� #���� ���� ������$��� �� ����� �� � �� ������� � � ����� ���� �� ��� � As células-tronco embrionárias 2 � ����� ���� ����/����8��� ���� ������ ��� ����� � ����%3� �� � -��8������� ���� �$���� ��� ���������� ������ )�� ����� �� �$��������������*8 �� ���� �F��� �����8 �� �����#���������� �����/����-�����:����� ��������*� ���� ����� ��������� ������ �� ����������������� /�� �� � �� �"����� �� �8$�� ���� ��� ��� ���/���� ������.#��� &���� �������$� ��� � � ����� � �� ���� ��� ������ �$����;�������$�1 �������� �� �� �����" ����� ���� ����/����8��� &���� ������� ������ ������������� ����� ������������#������� ��#����������� ��� ��� ��� ����#���� ������� ���� /��������� ����#���� ���� ��#���������#� ��� �� ����(�� ���� �������"#�$����A&��5��#���������� � �� �� ������� � ����� ��;� �/� ����(�� �������� �� ��� �����)��������#������� �������������#���� ���� � ���� �������� � � ����(�� �#�����$�������� �#������ �������� � ����� �� � '����� ��� ���. �� ��� �� ������ � � ����� ���)��� )���������������*��� ������/���� ���� ������� $����������$����� ����� �������� �� ��� ��� ������ ����������������� ���� �$���������� �"-���� �� � �������*-��� &��2���� ����� �������;���������� ���������� ���*����$���������� /������G �� �$��#� ��)������ � ��� �� ����� �������������� �� ����� -�����#������*���� 2��� ����/����������� ����� �;���� �������$� �������� �� ��)����������������(���$����� � �� � ������� ��2��� �/������� ����������*���������������$��� �� � ����� ��;� ��� ���������� ���������8 �� ������/���� ���� ������$����� �������$� ����� $1�� � �"�� ������ ���$��� ��-$��� �������� �+� ������ ��� ��� ��� ��+������1����������� $��� ���� ���� ���������� ���� ��� &�� �� ��� ����������� ��� )�� � �"#�$�����&��2 � ����� ���� ������#� ��� ����������$���� ���� ����� �$���������� ��� ���� ��� ����� $1�� � ������� ����� ���������������� � � � ��� ����� �����(����� � ������� ��1���F� ������� ��� ����*�������� ����� (� ������� ��� ������� �������� ��(�� �$����� � � '�#�������� � ����� ��;����������*��� ������ /���� ���� �������$��$����������� � ������� ����� $����� �������� �� ��� ��� ������������������������ )������ ��1������� ��������� ����#���� �������/��� � � ������)���)������ � ����� ��������� ������������� ���������H�����I������������8��� ���/����-��� �F8 �� �$����������#���� ��(������ ����� ��;���� ���� ���$� ����� ��������������� ������� ����� �)������� ����� ������������� � �"��� �� ��� ��� � ����� ��$J.��� &���� ���� � ���������� ��"����H��� � � ��- ��� ������$������- ��� &������������� �"#�$����4&� 2� ��� ������������� ������� ����� � ���� ��#���� ��(��������������)��������������������� ���� ����/����8��� ��#� ��� �������� � ������� ��������� ���� ���#������ ����� � ������� ���/��� ������� �/����������� �� �������� ��� ���-�$�� � � � ���������� ����� �������������������8������ ���� ���/����$�������� � �� �����/���� ���-$� �������� �������� � ��� ���������%33=��)��������/�-��$��?��� ����� ����� ����)����� �� �$����������K����� �������� L� �� ���"� ���� �K���� &����������*��� ����� ��; �����/���� ������� ��I���� �����������/���#� ������������*��� � ����� ���/����8��� �$���������� ������ �"�M�������$�1 �������� ������ ����&������ ���� ��� � ����� ������������ ����������� ����#��� � �������/�����$� ���?����M������������K����� ����� ?��� �@��N�� �"� ���� �K���� &����)������0����� �;��� ��M����/��� ��������������� ����� �F�������� $�����)���)���� �����������$��� ���������� Figura 4. As células-tronco embrionárias são denominadas pluripotentes, porque podem proliferar indefinidamente in vitro sem se diferenciar, o que só ocorre se forem alteradas as condições de cultivo 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), que gera diversas combinações de células A B j u n h o d e 2 0 0 1 • C I Ê N C I A H O J E • 2 9 B I O E N G E N H A R I A 2��� ����/����������� ����� ��;����M������� �/��������*���� ������ 8��� ������������ ������� ���/���������� ������� ����/���� ���� � ���� $�� � ��;��F8������� ����$������� ���������� ����� �;������� �$�����������H��� ���� ��������)��� �/ ���������� ����� ������ � �����#� ��� ��������(� ����� �:��N�� ��������2�*������������������ �� )�� ���)���� �� ���������#����������������� ����� ��� ������ ������/���� ������� ���������� ����� ���� � ��� ��� � ��#� ��� ��2������ ��� ������� ����/��� �������� ����� ��;������� ��� ���� �������1� �� ������� #��1� ����� �������� ����$������ ��� ����� �� ������� �������� �/�������� ������*���� ������ 5���������)�� ��� ��������1�� � ������� � ��)���� � ������� ������������ ������#� ���������� ���� �� ��$� ������ ������#������)����� � ���������� ���8��� ���� ����� ����� ���� ����/����8��� ������� ����� #�� ����� � ��G�� ���8�������������������$�� �� ��� �.#� ��/� ������������� �����)������ ����� ���� � �������������#���$��� �� ���� �����$�� � ��������� � '�0��$�� ���� �� ���� �K���� ����� ������ ��$��� ��� �� �� �� ������������*����� ������������� ���� ����� ��;������� ��� ��� )�� � �#���� ���� ����� I��������G� ������ ��#�@������"IG@&� As células-tronco adultas ;�/� ����� ���� ���� �4���)�����$�� ��� ��� ������ ��$��� ���������� ����$������� �� ������������G � � ���� �� ����������� ���� ������� ����� ����� �� ���� ���������� ����� ��$����)����1�� �� � ����� �� ���.�� ����������� ������������������������ �� ��������#�����������$��������� � ����������#���(�� ����#���� ��(��� ������� ' �� ���� �#���� ��8��� ��� � �/����������� ���� ��"��� � ����������(������ ����� � ��$J. ��� &������������� ����� ���� �������������� ���� ���*��� ��������������� �� � ���� �������)������ ���$����� ����� ����$�� ������������ ���#���� ���� ��� ��������� ��� �����������#���������� � � ����� ���� ��������$������ ������$�� ���� �� ��� �����-���������#-�����)������������������� ���$��������� �� ���������� � ������� ���� ���� ��� ��$����������8 �� ������#- ��� ��2�������(����� ��$�������������� ��)������������������������ �� ���(��� �� �����=��������� � ����� � ��$J.��� � O�� ��/�� ��)�������$��� ��� �� �$�� �������� ������ � �������#���������������/������������ ���������� �� �� �7� �� ������� ��)������,���� ��� ����� ������*��� ��� �������� � 8������)���� ����� ���/����� ���� �� ���(���� ��F������� �8$�� ������������#���� ��(��� O����������������� ������� �� ����(�� ���)������������������������� ������������ �����- ��������� ��� ��� ���-�$�� ����� �� �+�#.$������7� ��� ���, ��� �� )�� ���� � �"� � ���� ���� � ������� ������&� �� ��������� ���� � ���������� ��+��1���� � ��)������ ����� ���� �������� ��� ��� �����������������$�����(�����- ��� �� � E�� ��� ������������������������)���� � ����� ���� ��������� !� ������������ ������������ �" ���*� ����$������ ����� ������� �)��� ����������� �������-�$�� � �� .#� �������� ���� ������ &���� ���� /��������������� �"������$����� ����� ��� ����� �-�$�� ����� ��� &� '������������������� ���� �8������ � �������������� � ����� ���� �������� �#�� Figura 6. Estudos em laboratórios de vários países já conseguiram que as células-tronco embrionárias se diferenciassem, em cultura, em diversos tipos celulares Figura 5. Introduzindo ou eliminando genes nas células ES in vitro e em seguida reimplantando-as em embriões foi possível gerar camundongos transgênicos (que expressam genes exógenos) e knockouts (que não têm ou não expressam um ou mais genes) � 3 0 • C I Ê N C I A H O J E • v o l . 2 9 • n º 1 7 2 B I O E N G E N H A R I A #��������%33=����� ����� �� ��������� ����- ����� �� ���+���������������/�-��$��M��������P�����������G� �� �����;���Q�#����� ���������+����)��� ����� ������� �� �����������- �����$�������������, ��� � )������ �����/����� �����������, �������/�� ������ ����� ���� ��"� ����� �������!&��� ��� )�� � ���� �� ����� ����� �����������- ����$����� ���� ������ ��� ������������#� �(����� ��������� � � ��� �� ��)��������F����� �����, ��� �"�� ��� �)���� ������&���� �������$� �$����� ������������ ��#� ����� ���� ������ �� ���*� ���� ����#���� ��� ��� ����� ��� ����� ������*��������� ��� ���������������������������*������F�(������ � ���� ��������� ������������������ ����� ������� �������$� ��������#� ����� ��� �/������� ���� �����������������- ����P����������� ��������� �� )�� ����� �����#� �����)���� � ����� ���� ��"$� ���� ���������� ��� ��������� ��������#� 8��� � ��� ����������������&���$�����������������������8��� �� ������� ���������������G ������� �����)��� ��� ������������ ����� ������ ����� ���� ������ ���� ������� ���������$������������$������ ������ � ��#���� ������� ����� ��� ����� �� )������ � � '����/����������������� ��/��� ������ ����� ����� �������� ������ 9� ����� ���� ������������- ����� �����������$����� ����� ��� ����� �� )������ � �� ��������$���������������������$��� ��� ��� ��� �, �����I� �����/�������������� � ����� ���� � ���������������� ���� ������� �� ���������������� $����� ����� ������������� ��� ������ ������$�� ��/����-$� ���F8�)������������� ������ �����)����� � � ����� ���� ��$���������������� �������"������ ��1 � ����� �$������� �)�������� ��������. ����� #����(��������/����&� K���� ���������������� � �������������#�� ������������F����������%333����� ����� �� ����� ���� �������� ������/�-��$� ���� ������ ��0��� �������RF��� ����������������2�$����S� ������� ������/��������/�� ����������� ���� �� ��� ���� �.���������� #�������� ���/������ ��$��9��� �� ����������������� ������������������ ����� ���� ���������������� ��� ��!����� ������ ������ )��� ����� ���� �������� ���� �������$� ����� �� ��������� �������� � ����� ������������� � ��� �������$� �)��������������������- �� �� ���.��������������(��� � ��� ����������� ������� � �� ���� ���������� ��$���� ����� ������ �����)������� ���������� � ������������������������ ����������������#���� �� ����� ������������ ��� ��������������#���(������� �$����������$����������#���� ��(���������������� ��� �� �� ��� ������������/���������)��������� /���������� �����)���������� ���������#���� ��(�� �� � ����� ���� �������� �������������������� �����$�����/����-$� �9� ����� ������� ��1�����$����� � ���������� ����� � ��$J.��� ��1������� ������ ��/����8���� 2��������%333���������� �� ���� �� ����� ���� �������� �����������- ������ �������$� ����� #������� �������� �� ��� ����8�� � ������������ ��������*�� ����� ���� �������� �����������- �� �������#���������*��� ��� ����#���� ����� ��� ������ �����$�� � ����� .�� ��" ������$��&��� ��� .�� � "� �&��������$1�� ��"$������&�����F���������������� $��������G� �������T������ N��";�� ��&�������������� ?��� �P�� ���� ��#������)��� ����� ���� �������� ��� �������$� ������� ��1�� ��� ������$������� *���������#���� ��(������������$�����)���)�������� ������������, ���� ���.� ����� �H��$������� ����� #.$�����������)��������F����� ������/���� ����$��� ������ �������$���� ���� �������)��/�������� �� ��$�� ������ �����)������� ����� ���� ���������� ���*���� ����#���� �������)���)������������ ������ ��������������������� ����� ����������$������ �� )��� ��������� �/� ����(�� ����)���� �"#�$���� &� � ������������ ����������� � ����� ���� ������ �� � ��� ����)�� �������� ������ ������� � � ����� ���/� � ���������������� ��;������������ ����� -�� )�� ��� ���� � ����$�� � ���������� ���������$���� ����� ���� ����/����8��� ���� ����/���� ����/�� �� ������F��(���������-$� ���F8�)��� ����� ���� � �����-������� ������������������� ���� ��� �������� $������� �� ��� ��� ����-�$�� ��� ��� ������������� �� .�������$�����)�������������������8���� �#��� ������ ����� ������ ����-�$�� ������#��.��� ��#���� ���/� ������������ � �����.��� �����/�����������* ������� ������ ����-�$�� ��� ��� ����� �#��������� ������ ���� ����� ��������� ������-������� �������I�� �8��,��������)������������� ��� ����� ���� �� ��8�� ���� �������#������ Figura 7. Células-tronco humanas cultivadas na Universidade de Wisconsin, nos Estados Unidos, foram observadas diferenciando-se aleatoriamente em células do intestino (A), do sistema nervoso (B), de medula óssea (C), de cartilagem (D), de músculos (E) e de rim (F) j u n h o d e 2 0 0 1 • C I Ê N C I A H O J E • 3 1 B I O E N G E N H A R I A A luta contra as doenças cardíacas Q� ���� ������������������� ������ � ����� ���� �������8�� ������ �����B�/����-�������0�������$�� 0���������E��� ���������K����� ������P����������Q�� ���?�������"KPQ?&����� ������������� ����������F� �������� )�� ��)����/F���������� �������� ����� ���� ������� ���(�� � �/������ �����#������������������ '���#����������� 8���������F�������� ����� ���� �� � ��������������������������U�������������� �����������������#��������$���������� �������� ���)�� �� ���������� �#� �1� ��� ���.� ��+��� ��� �������� /��/����������� ���(���#� ������*������������ ������� ������������� ������������ �)�����)����� ������� #��(���U��������������8��������, ���� �� �.� ���� ����������������#��������������$��������� � #� �1� ����G�#���*����������� �#� �1� ��� ���.� ��� ���$�� �������������)�����)������ �.�� ���� ��� ����� � -������9���V��� ������ ���A4V��� ������ �� �)��� �#������#���� ���������������� �#� �1� ��� ���.� �� ��$� ��������������*����� �� ���� � � ������(����$������� ����� ��1� ������� �� ����� ������)������ �� ���� �K���� ��������������������� ��������� �#� �1� ��� ���.� �����������%>=V��� ����%3 3���%33=��O�-/������������������� � �������� ������������+������������ ������+�)����� �������� �� ����� ����������� �����������������- �����#����� 0���� ����������/������F�� ����� ���� ������8 ��� ��� ��� ���#���� ���� ����� �����������#������� ������� ���� ���(�����������I�������������F8� ����� ���������� ����������� � ����� ���� ������������ �� � ��������� ������������$�����)������ � ����� �� � �������� ������/���������)������������������$� ���� ����� � ���.� � ��G ��#��� ��#����������#�� ��� %333��)������ ��$���"���������������� � �������� � �� ��&������������+��������$����,�� ��+�������������#� ��� ��(������ ����� ���� �������������� � ���� � ���� �����, ���� ���.� ����� ��������#���������;���F� E�N������ ���/������� �����K����� ���������T���� ���?����� S8��� ���/����-��� ���� �� ���������KPQ?�������� �� ���������� ��� � � ����������*���� ��� ������ ����)��������E�N�����'� � ����������������� �� ���������������,�� ��#�������� ����� ���� �������� ���� ������ � ���.� � ��' ��, ��� �� )������ � ���1�� ����� ���� ��"� � ����� �������&��)����� ���� ����#���� ����#� ����������� ����� ��� � ��, ��� �"���� �������8��� ��� ��� &����/����������� �� �������������� #����(������ ����� ����������� ��� �� �����, ���� ���.� �� I��B�/����-�������0�������$���0���������E��� � ��������������� ������ ��������������� .����� ������ ��������� � � ����� ��������$���������I������� �������KPQ?�� �������� �� � ����� ��������������� �/���#������ � ����(�� ���������������*� �� ��� ���� #���� ������� ����� ��� ����� � ���.� � �"#�$����=&� K����/����$���)������� ����� ������ �������� �� ����� ��F������� � ����� �������� ��� ����� �� ��� �� ���� ���(�� ��������� ��� ��� �� ����� � @8���� ���#������ ������������/����$��������� $����������������� ���(�����#��������� ��������� �����$��������/�-��$��E� �N��'6��E� ��������G� �� ��������R��#. � �����KPQ?���������� ������������������ ����$������#���������� ���(������ ����� ���� ������� �����- ���"������������ � &���� ����� �������� ��� ��� �$����� �������������� �������������#� � (����I����/������ ���.� ������� .����)���� � ����� ���� �������������������, ����� )������ ���� �/�� � � ���� ��� � 8��� ������ ������� #����(����� ��- ��� � ���.� � � S8��� ���/����-��� �����������1������������ � �/����$����'�������������������� � � ��+�����$���� /�� ������������/����������� ����� ������ ���������� �����������*������#���� ��(������ ����� ���� ���� ������ �����, ��� � ���.� � ����� �������$� ��#������ �"�����0����� ���� ����$������� ���(�� ��#������!���������W�% %&�+���/� ����������������� ��������������������/�������� �������1��� ���� � �� �� ����� �� � �.�� � �F8��1�� �����#���� 9��� ���� ����������$��������0������0������-$� �����I����� ���;�����5��� �"P���(�&�����)��������� ��������� )�� �����/�� ���������� �������$� ���E�� ���; �� ��� ���������������� �$��#� �������������� ������ ����� �#� �1� ��� ���.� ������ �8$�������(�������- �� ���� ���������� ����� �������������-������� ����� ������� ��� ���(��� '�B�/����-�������0�������$���0���������E��� ����� ���KPQ?���� ���)��� ����� ���� ��� �� � ��� � 8��� ������#���� ����� � ����F��� �� ������������ ���8��������#��������-�������#��� ������� ����� /�� ������ ���� �� ���� �� ��������� ������������ )��� ������*���� ����������� �����(� ���� �1� �� /������ ���������� ���/����-��� ��� ����� �)������ /������ ��� ����� ���� �����/����1�� ����(�� � ���������������������)���������$�������������. ����� �.������ ���� ����$�������$������������7� ������� �� �,����� �/�� ������ ������������������ Figura 8. Células-satélite retiradas de músculos da perna de ratos e injetadas na corrente sangüínea de ratos submetidos a infarto migraram para o coração lesado e foram localizadas (setas) por microscopia de fluorescência Sugestões para leitura GAGE, F. H. & CHRISTEN, Y. (Eds.). Isolation, characterization and utilization of stem cells, Springer Verlag, Berlim, 1997. POTTEN, C. S. (Ed.). Stem cells, Academic Press, Londres, 1997 VÁRIOS AUTORES. ‘Stem cell research and ethics’, Science (número especial), v. 287, n° 5.457 (25 de fevereiro), 2000.
Compartilhar