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TRABALHO EM GRUPO – TG (Nota 7,0/10,0) Aluno(s): Hyalla Souza Cardoso RA ------- POLO Luziânia 2017 Hyalla Souza Cardoso TRABALHO EM GRUPO – TG: Reprogramação Celular Trabalho realizado para conclusão dos Estudos Disciplinares IV do Curso Educação Física (graduação plena), da Universidade Paulista como parte dos requisito necessários às Avaliações Parciais da Disciplina. Prof. Francisco Benedito Kuchinski Luziânia 2017 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................ 3 2 PROCESSO .................................................................................................... 4 3 CÉLULAS TRONCO ...................................................................................... 4 3.1 Tipos ........................................................................................................... 5 3.2 Utilização .................................................................................................... 6 3.2.1 Prós do uso ............................................................................................... 6 3.2.2 Contras do uso .......................................................................................... 7 4 CASOS ........................................................................................................... 7 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................... 9 REFERÊNCIAS ............................................................................................... 10 3 1 INTRODUÇÃO A reprogramação celular faz uma célula já formada se tornar pluripotente novamente, por meio da expressão forçada e transitória de fatores de transcrição específicos. Esse processo tem mostrado bastantes resultados positivos em que são vistos como utilizáveis na vida humana, para curar e evitar várias doenças genéticas e hereditárias. Com o avanço dessa ciência é possível encontrar, por meio de experiências com a mesma, soluções para doenças em que há, atualmente, apenas tratamentos ditos como impossíveis de haver a cura completa, como por exemplo o HIV e também em casos mais comuns como o da depressão ou dores físicas. 4 2 PROCESSO O processo de reprogramação celular é feito através da manipulação do núcleo, introduzindo, na célula, fatores de transcrição para regular o DNA, essa técnica consegue transformar uma célula de pele, por exemplo, em célula embrionária. O procedimento, inventado por pesquisadores japoneses, tem o nome de células-tronco pluripotentes induzidas, desenvolvidas a partir de células-tronco adultas modificadas em laboratório, por meio da técnica é possível reprogramar uma célula em outros tecidos, e fazer então um “reconstrução celular”. São células com capacidade de autorrenovação e de diferenciação em diversas categorias funcionais de células. Ou seja, as células-tronco têm capacidade de se dividir e se transformar em outros tipos de células. Elas podem ser programadas para desenvolver funções específicas, uma vez que se encontram em um estágio em que ainda não estão totalmente especializadas. O corpo humano possui, aproximadamente, 216 tipos diferentes de células e as células-tronco embrionárias podem se transformar em todas elas 3 CÉLULAS TRONCO As células-tronco, pluripotentes induzidas, também conhecidas como células iPS ou iPSCs pela sua origem do inglês induced pluripotent stem cells, descobertas pelo biólogo John Gurdon e seu parceiro de pesquisa, médico Shinya Yamanaka, são um tipo de célula-tronco pluripontente artificialmente derivada de uma célula-tronco não-pluripotente, tipicamente de uma célula somática adulta, pela indução de uma manifestação "forçada" de certos genes. Para sua correta identificação é necessário ter alguma habilidade. Recentemente pesquisadores da Universidade de São Paulo desenvolveram uma ferramenta web que auxilia nessa identificação. Estas células representam uma grande promessa para a medicina, uma vez que, tendo a capacidade de se diferenciar em qualquer tecido de um organismo adulto, dão esperança de que um dia seja possível reconstruir tecidos ou órgãos de pacientes e ainda auxiliar no desenvolvimento de fármacos para as mais diferentes moléstias humanas. Comparadas ás suas equivalentes em potência celular (as embrionic stem cells), as iPSCs possuem a vantagem, do ponto de vista terapêutico, de serem empregadas no próprio indivíduo que as forneceu. Essa possibilidade (de realizar transplantes autólogos) é muito interessante pois descarta o problema de imuno-compatibilidade do órgão do doador e do transplantado, coisa que as células tronco embrionárias não são capazes de fornecer, pois o doador é um embrião que tem de ser destruído para a obtenção das células. Do ponto de vista ético as células induzidas são mais adequadas pois são células derivadas de um indivíduo adulto, enquanto que as células tronco embrionárias são obtidas de um embrião em desenvolvimento, culminando com sua morte. Contudo, apesar de toda a potencialidade do uso terapêutico das iPSCs, seu emprego ainda é uma perspectiva para o futuro. Uma vasta pesquisa científica está sendo produzida neste sentido, mas ainda depende do 5 aprimoramento de várias técnicas, como o modo de inserção dos genes nas células (o uso de vírus apresenta muitos riscos), técnicas de diferenciação celular e de seleção em cultura (a injeção de células tronco pluripotentes em indivíduos adultos causa o desenvolvimento de teratomas). As células-tronco são células indiferenciadas, ou seja, células não especializadas, que se caracterizam pela capacidade de se transformar em diversos tipos de tecidos que formam o corpo humano. Elas são capazes de se renovar por meio da divisão celular mesmo após longos períodos de inatividade. Diferente de outras células do corpo, como as células musculares, do sangue ou do cérebro, que normalmente não se reproduzem, células tronco podem se replicar várias vezes. Isso significa que a partir de uma cultura de células-tronco é possível produzir milhares. 3.1 Tipos As células-tronco podem ser classificadas em totipotentes, quando conseguem se diferenciar em todos os tecidos do corpo humano, e pluripotentes ou multipotentes, quando são capazes de se transformar em quase todos os tecidos, exceto placenta e anexos embrionários. Células-tronco oligotentes diferenciam-se em poucos tecidos, células-tronco unipotentes se trasformam em um único tecido. Essas estruturas podem ser divididas, de acordo com a origem, basicamente em células-tronco derivadas de tecidos embrionários (somáticas) e células-tronco derivadas de tecidos não-embrionários (adultas). Células-tronco pluripotentes poderiam, teoricamente, derivar de qualquer célula humana. Células-tronco embrionárias são aquelas que formam o interior do blastocisto, um aglomerado celular que dará origem a tecidos e órgãos necessários ao desenvolvimento do feto. A maioria das pesquisas atuais utiliza este tipo de célula-tronco para produzir mais células-tronco, que podem ser congeladas e divididas em laboratório. Posteriormente, são divididas e estimuladas para se tornarem células ou tecidosespecializados. Células-tronco adultas são células indiferenciadas encontradas no meio de células diferenciadas que compõem as estruturas do corpo. Elas têm a função de renovar e reparar os tecidos do corpo. Acredita-se que residam em nichos dos tecidos, algumas nas camadas externas de pequenos vasos sanguíneos, onde permanecem sem se dividir até que isso seja necessário. Por existirem em quantidades reduzidas no corpo e pela dificuldade que apresentam para se dividir em relação às embrionárias, a produção em laboratório desse tipo de célula-tronco é limitada. Mesmo assim, cientistas desenvolvem a cada dia novos métodos para incrementar a cultura e manipulação destas células para utilização em tratamentos de lesões ou doenças. Células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) são células adultas que foram geneticamente reprogramadas para o estágio de células-tronco 6 embrionárias. Estudos estão sendo realizados para avaliar como a técnica poderia ser utilizada de forma segura em seres humanos. Em animais, a introdução de fatores de reprogramação celular com vírus pode, eventualmente, desencadear tumores. Entretanto, a estratégia parece promissora na medida em evitaria, teoricamente, a rejeição. Podemos diferenciar as células-tronco em dois tipos: adultas e embrionárias. As adultas podem ser encontradas em diversas partes do corpo humano, são obtidas de tecidos não embrionários, como cordão umbilical, medula óssea, sangue, fígado, placenta e líquido amniótico. São células indiferenciadas encontradas no meio de células diferenciadas que compõe mas estruturas do corpo, elas têm a função de renovar e reparar os tecidos do corpo. Acredita-se que residam em nichos dos tecidos, algumas nas camadas externas de pequenos vasos sanguíneos, onde permanecem sem se dividir até que isso seja necessário. Entretanto, estudos demonstram que a sua capacidade de diferenciação seja limitada e que a maioria dos tecidos humanos não podem ser obtidas a partir delas. As embrionárias são aquelas que formam o interior do blastocisto, um aglomerado celular que dará origem a tecidos e órgãos necessários ao desenvolvimento do feto, como característica principal apresentam uma grande capacidade de se transformar em qual quer outro tipo de célula. A maioria das pesquisas atuais utiliza este tipo de célula-tronco para produzir mais células-tronco, que podem ser congeladas e divididas em laboratório. Posteriormente, são divididas e estimuladas para se tornarem células ou tecidos especializados. 3.2 Utilização O uso da reprogramação celular para geração e estudo de neurônios humanos promete modificar esse cenário ao oferecer um modelo para a identificação em alta escala de novos tratamentos com ação nos mecanismos causais das doenças e não apenas em seus sintomas. Semelhante ao que é feito atualmente para determinar qual o melhor antibiótico a ser utilizado para tratar uma infecção, quando testam-se diferentes compostos em culturas de bactéria, culturas de neurônios poderão ser utilizadas para determinar qual medicação será mais eficaz para tratar a doença de Parkinson em um paciente específico. Além disso, células musculares cardíacas derivadas de células reprogramadas poderão ser utilizadas para identificar quais fármacos são seguros, eficazes ou perigosos, de um ponto de vista cardiovascular. Da mesma forma, testes visando o desenvolvimento de novos tratamentos em medicina têm se concentrando no uso de grandes números de pacientes para determinar, estatisticamente, a eficácia de medicamentos. Por outro lado, o sistema é suscetível a falhas na identificação de subgrupos que poderiam se beneficiar desses mesmos tratamentos. Certos indivíduos possuem características genéticas que ajudam a prever a resposta a medicações específicas. Em oncologia, algumas medicações foram julgadas inicialmente ineficazes, mas ao se analisar subgrupos com características específicas, 7 observou-se que o medicamento poderia ser eficaz. Com o advento das células reprogramadas, o mesmo poderá ser vislumbrado para muitas outras situações. Já há estudos sendo publicados justamente com ênfase na medicina personalizada a partir da reprogramação celular. 3.2.1 Prós do uso As restrições técnicas, éticas e legais têm limitado muito o avanço científico. Por outro lado, a possiblidade de obtenção de resultados “espetaculares” tem estimulado vários grupos a apressar as tentativas de aplicações práticas no homem antes de obter fundamentação básica e desviando-se às vezes da via penosa da experimentação bastante controlada para obtenção de respostas graduais. Vejamos alguns aspectos atuais da pesquisa médica aplicada empregando células tronco, utilizando como exemplo três doenças humanas. Doenças cardíacas: A terapia celular para a regeneração do miocárdio tem sido proposta a partir de estudos iniciais que mostraram a produção in vitro de cardiomiócitos a partir de células-tronco embrionárias ou somáticas. Há cerca de 9 anos apareceram os primeiros trabalhos a respeito da regeneração miocárdica após a injeção direta de cardiomiócitos gerados a partir de célula embrionárias em modelos animais de cardiopatia isquêmica Diabete melito: Uma alternativa sob avaliação consiste em aplicar ao paciente com diabete melito tipo 1 um tratamento imunossupressor intenso, com o objetivo de interromper a reação autoimune que destrói as células pancreáticas. O tratamento imunossupressor intenso também provoca destruição da medula óssea, exigindo um “transplante” de células progenitoras hematopoiéticas autólogas (ou seja, do próprio paciente, colhidas antes do tratamento imunossupressor e conservadas sob congelamento), Os resultados preliminares dessa abordagem são promissores. Finalmente, há grande interesse na possibilidade de transplantar células beta obtidas a partir de células tronco, uma fonte possível seriam as células-tronco pancreáticas Doença de Parkinson : A doença de Parkinson é uma doença degenerativa do sistema nervoso central caracterizada pela morte de neurônios secretores de dopamina do trato nigroestriatal, resultando em alterações autonômicas, afetivas e do tônus muscular, e déficits cognitivos. Neste contexto, o transplante de células-tronco que poderiam originar neurônios dopaminérgicos é uma possibilidade que tem excitado os neurologistas. 3.2.2 Contras do uso Para utilização das células-tronco embrionárias é necessário destruir uma vida no primeiro estágio de desenvolvimento (o embrião) para salvar um adulto doente; além de que podem ser atacadas pelo sistema imunológico dos receptores se confundidas com invasores indesejados. As células-tronco embrionárias causam grande rejeição no organismo transplantado, por isso o 8 indivíduo que usá-las terá que tratar-se com imunodepressores para o resto da vida. As células tronco embrionárias apresentam grande risco de provocar tumores. As células tronco adultas são raras e não atingem os 216 tipos de tecidos que formam o corpo humano, só conseguem gerar um número l imitado de tecidos diferentes. 4 CASOS Há cinco décadas o pesquisador Leroy Stevens descobriu um tumor no saco escrotal de um rato de laboratório. Ao examinar o animal, identificou vários tecidos, incluindo dentes e cabelos. A partir desta constatação, traçou a origem do tumor e deu início ao estudo das células-tronco. Somente 30 anos mais tarde, cientistas norte-americanos e ingleses conseguiram isolar células-tronco embrionárias a partir do blastocisto de um roedor. Em 1998, duas equipes independentes anunciaram o isolamento de células-tronco embrionáriashumanas. Em 2008, uma equipe anunciou a criação de um coração usando células- tronco de ratos e tecidos próprios do animal, como vasos sanguíneos e válvulas. Contudo, o órgão batia apenas com 2% da potência normal. Em julho de 2010, cientistas anunciaram a criação de um pulmão de rato “artificial” com células- tronco. O tecido funcionou apenas duas horas, pois coágulos de sangue se formaram. Recentemente, pesquisadores dos Estados Unidos descobriram uma forma de produzir quantidades aparentemente ilimitadas de células-tronco adultas em laboratório. A equipe descobriu que células endoteliais – os blocos básicos do sistema vascular – produzem fatores de crescimento que induzem o crescimento de culturas de células. Mesmo diante da possibilidade de produção de células-tronco em grandes quantidades, muitas mães doam o sangue do cordão umbilical do filho que nasceu para bancos de células-tronco, já que ali se encontra um grande número de células-tronco hematopoiéticas. A ideia é que esse material fique disponível para ser usado no futuro por alguma pessoa compatível, para tratar doenças como leucemia. 9 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS Com a reprogramação celular há a chance de no futuro, indivíduos com doenças neuro degenerativas, infarto do miocárdio, insuficiência renal ou hepática, apenas como alguns exemplos, terão ter células reprogramadas, diferenciadas no tipo celular necessário, transplantadas no seu organismo. Em 2014, o primeiro teste clínico utilizando células reprogramadas recebeu autorização do governo japonês para ter início. Neste estudo, pacientes com degeneração macular receberão injeções com células reprogramadas como forma de evitar a perda de visão. A reprogramação celular oferece um novo paradigma para a medicina, direcionando o tratamento não para a doença, mas para o paciente. 10 REFERÊNCIAS Reprogramação Celular Disponível em: <http://www.ufrgs.br/labsinal/ReprogramacaoCelular.pdf> Acesso em 17 de novembro de 2017. Forma Revolucionária Disponível em: < http://www.correiobraziliense.com.br/app/noticia/eu- estudante/me_gerais/2014/01/30/me_gerais_interna,410391/forma- revolucionaria-de-criar-celulas-tronco.shtml> Acesso em 17 de novembro de 2017. Célula-tronco pluripotente induzida Disponível em: < https://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula-tronco_pluripotente_induzida> Acesso em 17 de novembro de 2017. Técnica de Reprodução Celular Disponível em: < https://www.uai.com.br/app/noticia/saude/2017/01/03/noticias- saude,198910/tecnica-de-programacao-celular-ajuda-no- rejuvenescimento.shtml> Acesso em 17 de novembro de 2017. < http://saude.estadao.com.br/noticias/geral,tecnica-de-reprogramacao-celular- permite-avanco-da-pesquisa-no-pais,869773> Acesso em 17 de novembro de 2017. Células Tronco Disponível em: < http://www.ghente.org/temas/celulas-tronco/> Acesso em 17 de novembro de 2017. <http://saude.ig.com.br/celulastronco/> Acesso em 17 de novembro de 2017. < https://www.passeidireto.com/arquivo/4968749/trabalho-ceulas-tronco> Acesso em 17 de novembro de 2017. Experiências Disponível em: <https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/65386/Resumo_25300.pdf? sequence=1> Acesso em 17 de novembro de 2017. Reprogramação celular e medicina personalizada Disponível em: < http://cienciaecultura.bvs.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0009- 67252014000100002> Acesso em 17 de novembro de 2017.
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