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Tipos de morte celular: 
Necrose e Apoptose
Biologia Celular e Molecular, 2008/2009
Objectivos:
• Definir o papel da morte celular em biologia, tanto 
fisiológica quanto patologicamente. 
• Exemplificar a sua função no desenvolvimento 
embrionário, na organogénese, na renovação de células, 
na regressão de tumores e ainda em processos 
neurodegenerativos
• Definir necrose. 
• Listar alguns tipos de necrose e caracterizar as diferentes 
alterações celulares. 
• Definir a apoptose. 
• Identificar e descrever as diferentes vias apoptóticas. 
Biologia Celular e Molecular (1º semestre - 1º ano, 2008-2009) – Ciclo Básico de Medicina e Medicina Dentária Sandra Morais Cardoso 
Homeostase de um organismo 
multicelular
Controlada por: Proliferação – Diferenciação – Morte Celular
Remoção activa de células indesejáveis a uma comunidade social
Controlo social da comunidade
Sobrevivência do organismo
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Longevidade das células
• 210 tipos de células diferentes
• Cerca de 5x1011 de células de sangue morrem por dia
• Os neutrófilos vivem 6-7 h na circulação
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Em células incapazes de receber sinais de sobrevivência e/ou 
capazes de receber sinais de morte
Em células que não podem reparar uma lesão adequadamente
Perda do contacto c/ membrana basal - ANOIKIA (Loss of Home)
Hormonas, citocinas (TNF), 
Radiação, citostáticos
Activação de um programa genético de suicídio
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Morte celular em diferentes processos 
biológicos
Desenvolvimento embrionário
Ex: Formação dos dedos
Sindactilia
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Evolução da perda neuronal num doente de 
Parkinson
Actividade Dopaminérgica
Doenças degenerativas
Morte celular patológica 
Cancro
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Necrose:
• Processo passivo (independente de ATP)
• Caracterizado por uma destruição massiva da célula:
-Colapso da membrana plasmática e por conseguinte das membranas 
dos organelos
-Libertação dos componentes intracelulares
-Geralmente, os restos celulares são difíceis de serem fagocitados, por 
falta de emissão de sinais, pelas células do sistema imunológico !
inflamação
Morte acidental das células ou de um tecido, por 
causas fisiológicas (isquémia, isto é, obstrução 
arterial), traumatismos graves ou agentes 
infecciosos (fungos, bactérias e vírus)
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Exemplos de doenças onde a necrose está envolvida: 
Peste bubónica (peste negra)
• Pandemia que, no século XIV (Idade 
Média), assolou a Europa e dizimou cerca 
de 25 a 75 milhões de pessoas (1/3 da 
população).
• Doença infecciosa causada pela Yersinia
pestis, bactéria transmitida ao homem 
pelas pulgas dos ratos-pretos (Rattus
rattus) ou outros roedores.
– Estas bactérias (bacilos) invadem os 
nódulos linfáticos que ficam 
inflamados, necróticos e 
hemorrágicos.
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Acidente Vascular Cerebral:
interrupção da irrigação sanguínea (oxigénio e glicose) numa região do 
cérebro ! perda da função neuronal;
Existem dois tipos:
Isquémico: falta de irrigação
Hemorrágico: ruptura de um vaso 
sanguíneo intracraniano
Factores de risco para AVC: 
Hipertensão,
Aterosclerose,
Diabetes, 
Colesterol elevado,
Tabagismo, 
Álcool, 
Problemas cardíacos
Doença Vascular
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Gangrena devido a uma úlcera diabetica
• Gangrena: é a necrose de um tecido por isquémia, ou 
seja, devido a uma obstrução arterial, por embolia, 
choque, infecção, ou por exposição a frio intenso 
!1º. perda do fornecimento de
oxigénio e outros nutrientes 
!2º. invasão bacteriana
!3º. putrefacção do tecido
Doença Vascular
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Necrose - eventos celulares
http://www.youtube.com/watch?v=g4tlx2W8ssY
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O que é a Apoptose
Apoptose ou Morte Celular 
Programada é um modo de 
"autodestruição celular" que 
requer energia e síntese 
proteica, exercendo o papel 
oposto ao da mitose
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Regulação defeituosa - Doenças
Cancro, doenças autoimunes
Doenças neurodegenerativas, SIDA, osteoporose, envelhecimento
Regulação defeituosa - Doenças
Cancro, doenças autoimunes
Doenças neurodegenerativas, SIDA, osteoporose, envelhecimento
Condições fisiológicas 
Desenvolvimento embrionário - Metamorfose
- Morfogenese
- Sinaptogenese
Adulto - Normal turnover celular
- Selecção tímica negativa 
- Citotoxicidade mediada por células 
Condições fisiológicas 
Desenvolvimento embrionário - Metamorfose
- Morfogenese
- Sinaptogenese
Adulto - Normal turnover celular
- Selecção tímica negativa 
- Citotoxicidade mediada por células
Apoptose
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Fases da apoptose
A mitocôndria controla a decisão para a morte celular
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Citocromo c
Morte da Célula
Receptores Membranares 
Apoptóticos
(Família TNF/NGF)
Pró-Caspase-8
Domínio Apoptótico
Molécula 
Adaptadora
Caspase-8
Insultos Celulares
(comp. citotóxicos, radiação, 
choque térmico, privação de 
factores de crescimento)
Pró-Caspase-9
ApoptossomaApoptossoma
Caspase-9
Caspase-3 Caspase-7
Caspase-6 Caspase-2
Pró-Caspase-4
RERE
Caspase-4
Insultos ao RE
(Tapsigargina)
NNúúcleocleo
Condensação e 
Fragmentação do 
ADN
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Via membranar ou 
extrínseca
Via membranar ou 
extrínseca
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Via mitocondrial ou intrínsecaVia mitocondrial ou intrínseca
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Libertação de Citocromo c da Mitocôndria
A 
B C D
BaxBax
tBidtBid
!![Ca[Ca2+2+], ROS, ], ROS, !"#!"#mm, , 
Bax, Bax, !!pH, PpH, Pii, , 
$$[[nuclenucleóótidos adeninatidos adenina]]
(Desagher & Matinou, 2000)
A) Formação de um megacanal 
mitocondrial não selectivo de 
elevada condutância
(PTP: ANT + VDAC + Ciclofilina D)
Ruptura não EspecRuptura não Especíífica da fica da 
Membrana Mitocondrial Membrana Mitocondrial 
ExternaExterna
FormaFormaçção de Canais ão de Canais 
Condutores de Citocromo cCondutores de Citocromo c
Função Mitocondrial Preservada
(Importante para o processo de 
activação das caspases)
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Via mitocondrial ou intrínsecaVia mitocondrial ou intrínseca
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ProteProteíínasnas
AntiAnti--apoptapoptóóticasticas
ProteProteíínana
ProPro--apoptapoptóóticatica
MorteMorte celularcelular porpor apoptoseapoptose
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Proteínas que promovem ou suprimem a 
apoptose
• Pró-apoptóticas Função
Caspases Clivagem de enzimas, citosqueleto e canais iónicos
Bax, Bad Formação de poros, libertação de Cit c
Receptores do glutamato Influxo de Ca2+, activação de cinases e proteases
Fas Inicia cascata da morte/caspase-8
Par-4 Disfunção mitocondrial, inibição NF-kB
p53 Transcrição genes de morte, aumento de acção da Bax
• Anti-apoptóticas
Bcl-2, Bcl-XL Estabiliza função mitocondrial, antioxidante
IAPs Inibição das caspases
Factores tróficos/Citoquinas Expressão de enzimas antioxidantes, proteínas
reguladoras de Ca2+, IAPs, Bcl-2
Telomerase Previne o encurtamento dos telómeros
Enzimas antioxidantes Reduz o stresse oxidativo
Proteína cinase C% Estimula a expressão de NF-kB
Proteínas que ligam Ca2+ Homeostase de Ca2+
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APOPTOSE
Activação de Caspases
(cysteine-aspartic proteases)
&
Activação de endonucleases
&
Fragmentação do DNA
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Apoptose: eventos celulares
http://www.youtube.com/watch?v=witLM-V2v8
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• Anexina
• Br-dUTP
• TUNEL
• Imunohistoquímica
• Função mitocondrial
• Microarrays
Análise da Apoptose
Biologia Celular e Molecular (1º semestre - 1º ano, 2008-2009) – Ciclo Básico de Medicina e Medicina Dentária Sandra Morais Cardoso 
• São proteínas que ligam fosfolipidos na presença de cálcio
• As alterações celulares que ocorrem durante o processo apoptótico
incluem a perda da assimetria dos fosfolípidos numa fase inicial
• Os conjugados de Anexina V são utilizados para se detectar células 
apoptóticas
• Utiliza-se a Anexina V marcada fluorescentemente (Citometria de fluxo, 
microscopia de fluorescência e confocal)
Anexina
PI Annexin V
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• Degradação do ADN genómico em fragmentos de 180-200 pb
• A fragmentação cria locais 3’-OH
• Estes locais podem ser marcados com Br-dUTP (bromodeoxiuridina
trifosfato)
• Pela acção da TdT (transferase terminal)
“DNA Laddering”
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• Análise da expressão génica diferencial
• Genes agrupados em famílias de genes
Nº total de genes envolvidos na apoptose: 198
“Microarrays”
Biologia Celular e Molecular (1º semestre - 1º ano, 2008-2009) – Ciclo Básico de Medicina e Medicina Dentária Sandra Morais Cardoso 
• Seres humanos têm aproximadamente 1014 
células
-Capazes de entrarem em apoptose
• O processo apoptótico pode ficar comprometido
-Pode resultar numa morte celular inapropriada dando origem a doença 
• Potencial uso terapêutico
-Modulação da apoptose para o tratamento de doenças
Apoptose na clínica
Biologia Celular e Molecular (1º semestre - 1º ano, 2008-2009) – Ciclo Básico de Medicina e Medicina Dentária Sandra Morais Cardoso 
Factores Genéticos e Ambientais podem 
desencadear a apoptose:
Disorder Genetic factors Environmental factors
AD
PD
HD
ALS
APP, Presenilin mutations, ApoE
'-synuclein, parkin mutations
Poly-CAG expansions in huntingtin
Cu/Zn-SOD mutations
Head trauma, low education, calorie intake
Head trauma, toxins, calorie intake
Toxins, autoimmune response
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Doença de Alzheimer
* Doença neurodegenerativa que ocorre tardiamente:
- clinicamente ( decréscimo progressivo da capacidade cognitiva
- primeiro sintoma da DA ( declínio da memória recente
* Estadio inicial da DA: Alteração do citosqueleto por hiperfosforilação anormal 
da proteína tau (neurónios piramidais corticais)
- A tau fosforilada dissocia-se dos microtúbulos ( filamentos 
insolúveis
* Cortex cerebral de doentes de DA: depósitos extracelulares de b-amilóide (Ab, 
)4 kDa); Ab - produto minoritário do metabolismo da APP
Evidências de morte celular por apoptose: 
- decréscimo Bcl-2 em neurónios contendo tranças neurofibrilhares
- aumento dos níveis de Bax (obs. antes da clivagem do ADN)
- abertura PTP; libertação citocromo c; activação de caspases
Biologia Celular e Molecular (1º semestre - 1º ano, 2008-2009) – Ciclo Básico de Medicina e Medicina Dentária Sandra Morais Cardoso 
“Gostaria de não ficar inutilizada e se possivel melhorar”
(Escrito por um doente de Alzheimer)
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• Causadas por repitição do codão CAG, que codifica a glutamina
Doença de Poliglutaminas
Disease Gene name Chromosomal 
location
Pattern of 
inheritance
Protein Normal repeat 
length
Disease repeat 
length
Spinobulbar 
muscular atrophy 
(Kennedy disease)
AR Xq13–21 X-linked recessive androgen receptor 
(AR)
9–36 38–62
Huntington disease HD 4p16.3 autosomal dominant huntingtin 6–35 36–121
Dentatorubral- 
pallidoluysian 
atrophy (Haw River 
syndrome)
DRPLA 12p13.31 autosomal dominant atrophin-1 6–35 49–88
Spinocerebellar 
ataxia type 1
SCA1 6p23 autosomal dominant ataxin-1 6–44 39–82
Spinocerebellar 
ataxia type 2
SCA2 12q24.1 autosomal dominant ataxin-2 15–31 36–63
Spinocerebellar 
ataxia type 3 
(Machado-Joseph 
disease)
SCA3 14q32.1 autosomal dominant ataxin-3 12–40 55–84
Spinocerebellar 
ataxia type 6
SCA6 19p13 autosomal dominant '1A-voltage- 
dependent calcium 
channel subunit
4–18 21–33
Spinocerebellar 
ataxia type 7
SCA7 3p12–13 autosomal dominant ataxin-7 4–35 37–306
Spinocerebellarataxia type 17
SCA17 6q27 autosomal dominant TATA binding 
protein
25–42 45–63
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Mecanismos
celulares
Biologia Celular e Molecular (1º semestre - 1º ano, 2008-2009) – Ciclo Básico de Medicina e Medicina Dentária Sandra Morais Cardoso 
Biologia da Proteólise:
Autofagia e Sistema Ubiquitina
Proteassoma
Biologia Celular e Molecular, 2008/2009
Objectivos:
• Descrever o processo autofágico e relacionar este 
processo com a doença.
• Descrever autofagia celular como a chave para o 
desenvolvimento de novos tratamentos contra o cancro, 
doenças degenerativas e infecções. 
• Descrever o papel dos lisossomas na função celular.
• Identificar as doenças associadas à disfunção dos 
lisossomas.
• Definir o papel do sistema ubiquitina-proteassoma na 
função celular. 
• Identificar as doenças associadas à disfunção do 
proteassoma.
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Rough ER Smooth ER
Centrosome
CYTOSKELETON
Microfilaments
Microtubules
Microvilli
Peroxisome
Lysosome
Golgi apparatus
Ribosomes
Nucleolus
Chromatin
NUCLEUS
Flagelium
Intermediate filaments
ENDOPLASMIC RETICULUM (ER)
Mitochondrion
Nuclear envelope
Plasma membrane
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Lisossomas: compartimentos
Digestivos
Lisossoma
– É um organelo membranar do citosol das células
– Contem várias enzimas hidrolíticas
– Tem um pH de 4.5 a 5.5
– Tem como função a digestão intracelular
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Lisossomas: compartimentos
Digestivos
As enzimas do lisossoma são as hidrolases
Peptidases
DNAases
RNAases
Lipases
Fosfatases
Glucosidases
Carboxilases
Sulfatases
Esterases
Existe uma hidrolase para cada tipo de biomolécula
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Lisossomas: compartimentos
Digestivos
H+
Glicoproteínas que protegem 
contra a hidrólise 
Transportadores 
membranares
Bomba de protões
H+
H+
H+
H+
aminoácidos
glucose
nucleótidos
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Função dos lisossomas
• Fagocitose: processo pelo qual as células internalizam material do 
meio extracelular (<0.5 !m) que é depois digerido pela acção do 
lisossoma. Ex: macrofagos
• Autofagocitose ou autofagia: processo pelo qual as células degradam 
organelos velhos ou danificados
• Endocitose mediada por receptores: processo pelo qual as células 
que tem determinados receptores tomam determinadas 
macromoléculas. Ex: hormonas, anticorpos, lipoproteínas
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Digestão intracelular
Fagocitose
(a) Phagocytosis: lysosome digesting food
1 µm
Lysosome contains
active hydrolytic
enzymes
Food vacuole 
fuses with 
lysosome
Hydrolytic
enzymes digest
food particles
Digestion
Food vacuole
Plasma membrane
Lysosome
Digestive
enzymes
Lysosome
Nucleus
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Autofagocitose Fagocitose
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Doenças associadas aos lisossomas
Morquio A Disease
Morquio B Disease
Mucolipidosis IIIC
Mucolipidosis IV
Mucopolysaccharidosis IX 
Multiple Sulfatase Deficiency
Neuronal Ceroid Lipofuscinosis
Niemann-Pick Disease A, B, C1, and C2
Northern Epilepsy
Pompe Disease
Pseudo-Hurler Polydystrophy (mucolipidosis
IIIC)
Pycnodysostosis
Salla Disease
Sandhoff Disease
Sanfilippo disease A, B, C, and D 
Santavuori-Haltia disease
Scheie Disease
Schindler Disease
Sialidosis
Sly disease
Sphingolipid Activator Protein Deficiency
Tay-Sachs Disease
Wolman Disease
Aspartylglucosaminuria
Batten Disease
Cholesterol Ester Storage Disease
Cystinosis
Danon Disease
Fabry Disease
Farber Disease
Fucosidosis
Galactosialidosis
Gaucher Disease
GM1 Gangliosidosis
GM2 Gangliosidosis (AB Variant)
Hunter Disease
Hurler Disease
Hurler-Scheie Disease
I-Cell Disease (mucolipidosis II)
Infantile Free Sialic Acid Storage 
Disease
Jansky-Bielschowsky Disease
Krabbé Disease
Kuf Disease
Mannosidosis
Maroteaux-Lamy Disease
Metachromatic Leukodystrophy
Sistema Ubiquitina-Proteassoma: 
processo de degradação proteica
• Ubiquitinação
– Marcação da proteína alvo a uma cadeia de 
poliubiquitina
– Direciona estas proteínas para o proteassoma
• Proteassoma
– É um complexo multienzimático que degrada
proteínas
– Estas enzimas são proteases
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Via da Ubiquitinação
E1, activadora da 
ubiquitina
E2, conjugadora 
da ubiquitina
E3, ligase da 
ubiquitina4 monomeros de 
ubiquitina
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Translocação de proteínas marcadas
DUB: Enzimas que desubiquitinam ou são proteases específicas para a ubiquitina; 
ambas removem a ubiquitina das proteinas alvo, impedindo a sua degradação
Proteólise
A subunidade 20S do proteassoma tem 3 subunidades catalíticas com diferentes 
especificidades para o substracto:
-“Quimiotripsina-like”
-“Tripsina-like”
-“PHGH-like” (peptidyl-glutamyl peptide-hydrolyzing)
O resultado da proteólise são polipeptídeos de 4 a 25 resíduos
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Via de degradação
• Essencial para muitos 
processos celulares:
Ciclo celular-mitose
Expressão génica
Respostas ao stress oxidativo
Apoptose
• Produtos da degradação:
Pequenos peptídeos
Factores de transcrição activos-NFkB
Reguladores do ciclo celular activos-
p53
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Função do Proteossoma
http://www.youtube.com/watch?v=w2Qd6v-4IIc
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Disfunção do proteossoma
• Inibição
Actividade anti-tumural
Redução das lesões da psoriase
Efeito positivo na asma
Doenças associadas ao 
proteossoma
• Directamente: Duas formas familiares de 
Parkinson:
Mutação no gene da parkina (ligase E3 da ubiquitina)
Mutação no gene da UCHL1 (terminal carboxilico da hidrolase 1 da 
ubiquitina)• Indirectamente: Doença de Parkinson
Doença de Creutzfeldt-Jakob
Doença de Huntington
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Doença de Parkinson
• Afecta 1-2 % da população >65 anos
• Esporádica ou familiar
• Marcadores Neuropatológicos:
- Morte dos neurónios dopaminérgicos na substantia nigra pars compacta 
seguida de perda da inervação dopaminérgica do striatum
- Corpos de Lewy ('-sinucleína agregada)
• Característica clínicas:
- distúrbios extrapiramidais : bradicinésia, tremor de repouso, rigidez
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Kuru
Doença neurológica descoberta em 1950 no povo Fore da Papua Nova Guiné
Tipo de encefalia espongiforme
Sintomas: tremores
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Doença Creutzfeldt-Jakob
• Afecta 1-1000000 de indivíduos
• Idade média de início 50 anos
• Sintomas:
perda de memória, tremores, desordem na marcha, postura rígida e ataques 
epilépticos devida à uma rápida perda de células cerebrais causada por uma 
proteína transmissível chamada prião
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Doença de Hungtinton
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• Idade média de início: 40-50 anos (tb alguns casos de ocorrência 
juvenil)
• Morte dos doentes após 10-20 anos
• Autossómica dominante (1:10000 indivíduos)
• Marcadores Neuropatológicos:
- Morte dos neurónios ao nível do estriado, envolvido na iniciação dos 
movimentos voluntários, e do cortex cerebral
• Característica clínicas:
- Movimentos involuntários, frequentes e rápidos,
- Redução da função cognitiva e demência progressiva distúrbios
Doença de Hungtinton
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AutofagiaLysosome containingtwo damaged organelles 1 µ m
Mitochondrion
fragment
Peroxisome
fragment
É um processo catabólico que 
envolve a degradação de 
componentes celulares através da 
maquinaria do lisossoma
Permite manter a homeostase celular, entre a síntese e a degradação 
de produtos celulares
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Tipos de autofagia
Macroautofagia
Caracteriza-se pela sequestração de organelos ou de proteínas numa vesícula 
membranar- autofagossoma- que posteriormente funde com o lisossoma –
autofagolisossoma- sendo o seu conteúdo degradado por hidrolases
lisossomais
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Microautofagia
Ocorre quando os lisossomas “engolem” partes do citoplasma
Tipos de autofagia
H+
H+
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Tipos de autofagia
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Desde o principio…
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Autofagia: visualização por M.E.
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Funções da autofagia
• Privação de nutrientes
– Durante o jejum prolongado, os níveis de autofagia aumentam: !
degradação de componentes celulares não vitais e, consequentemente, !
libertação de nutrientes para a própria célula ! processo de sobrevivência, 
adaptativo, da célula e do organismo.
• Infecção
– Quando as células são infectadas por determinadas bactérias, o processo 
autofágico é activado como forma de as eliminar.
• Morte celular autogáfica (autophagic cell death)
– Morte celular tipo II 
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Regulação da autofagia
Estimulam a autofagia
Inibem a autofagia
TOR-Regulador da autofagia
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Como é que a autofagia mata uma célula?
Autofagia massiva (Morte celular tipo II)
Durante este processo ocorre a destruição de largas porções de citosol e de 
organelos, causando uma irreversível atrofia celular, induzindo o colapso da 
função celular.
Autofagia activa a Apoptose (Morte celular tipo I)
A autofagia desenvolve-se como a primeira resposta ao estimulo (stress) e só
depois activa a apoptose que vai ser responsável pela morte celular
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A relação entre a autofagia e a apoptose
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Interacção entre a autofagia e a apoptose
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Doenças associadas
• Indirectamente: Doença de Parkinson
Doença de Alzheimer
Doença de Huntington
Cancro
SIDA
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Doença de Parkinson
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• A SIDA é provocada pelo vírus da imunodeficiência humana (human
imunnedeficiency virus, HIV), podendo a sua transmissão ocorrer por: 
– relações sexuais,
– contacto com sangue infectado (por exemplo, transmissão de mãe para filho 
durante a gravidez ou durante o parto),
– amamentação (transmissão de mãe para filho). 
• A SIDA matou mais de 20 milhões de pessoas nos últimos 20 anos.
• Ao atingir o sistema sanguíneo do organismo humano, o VIH começa de 
imediato a reproduzir-se nos linfócitos T4 (células CD4+) conduzindo-os à
sua morte. 
• Sob a acção do vírus, a função de defesa do organismo fica enfraquecida; a 
pessoa infectada, ou seropositiva, torna-se mais vulnerável à infecção por 
outras bactérias e vírus ! doenças oportunistas: são exemplos as formas 
raras de pneumonia, toxoplasmose, candidose, meningite criptocócica e 
cancros, como o Sarcoma de Kaposi. 
HIV-SIDA
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HIV-SIDA
• No início ! infecção aguda (até quatro semanas após o contágio)
– O indivíduo infectadomanifesta vários sintomas pouco característicos, 
semelhantes aos de uma gripe;
• O vírus continua-se a multiplicar, podendo o indivíduo ser seropositivo e 
não apresentar quaisquer sintomas por um período de tempo longo 
(exemplo, 15 anos);
• O organismo já não consegue repor completamente a quantidade de 
células CD4+ destruídas pelo vírus; esta fase caracteriza-se por uma 
imunodepressão moderada, com sintomas e sinais associados: 
emagrecimento, suores nocturnos, diarreia prolongada e febre; 
• O indivíduo seropositivo passa a desenvolver a doença – SIDA –quando 
as células CD4+ baixam para valores inferiores a 200 celulas por mililitro 
de sangue, ficando o organismo desprotegido ! infecções e/ou doenças 
oportunistas.
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HIV-SIDA
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HIV-SIDA
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Cancro
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Cancro
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Bibliografia
• Papers:
- Kanduc D et al. Cell death: apoptosis versus necrosis (review). Int J Oncol, 21: 165-170 (2002)
– Klionsky DJ. Autophagy: from phenomenology to molecular understanding in
less than a decade. Nat Rev Mol Cell Biol, 8: 931-937 (2007).
– Ravikumar B, Rubinsztein DC. Role of autophagy in the clearance of mutant
huntingtin: a step towards therapy? (Review) Mol Aspects Med, 27: 520-527
(2006). 
– Espert L et al. Autophagy and CD4+ T lymphocyte destruction by HIV-1
(Review). Autophagy. 3: 32-34 (2007). 
- Karantza-Wadsworth V, White E. Role of autophagy in breast cancer.
Autophagy. 3: 610-613 (2007)
– Kanduc D et al. Cell death: apoptosis versus necrosis (review). Int J Oncol,
21: 165-170 (2002)
– Maiuri MC et al. Self-eating and self-killing: crosstalk between autophagy
and apoptosis. Nat Rev Mol Cell Biol, 8: 741-752 (2007)
– Thorburn A. Apoptosis and autophagy: regulatory connections between two
supposedly different processes. Apoptosis (in press, 2008)
• Livros:
- Alberts et al. Cell Biology: Chapter 18
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Biologia das células estaminais:
Terapias Celular e Génica
Biologia Celular e Molecular 2008/2009
Objectivos:
• Definir o que são células estaminais.
• Identificar os diferentes tipos de células estaminais.
• Explicar o cancro como uma doença das células estaminais.
• Analisar a aplicabilidade da terapia celular na prática clínica. 
-Doenças autoimunes
-Diabetes
-Doenças Neurodegenerativas
• Descrever a Terapia Génica como um novo ramo terapêutico da medicina 
moderna.
• Analisar a aplicabilidade da terapia génica na terapia celular
-Exemplificar a importância dos siRNA
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Células estaminais
• Células indiferenciadas com capacidade proliferativa.
• Podem-se diferenciar em diferentes tipos celulares em 
resposta a diferentes estímulos.
• Têm o potencial de se desenvolver em células maduras, 
com funções especializadas
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Classificação das células estaminais
• Células Totipotentes: 
Zigoto ou Ovo fertilizado
• Células Pluripotentes: 
Células que dão origem a todas as 
células das camadas embriónicas
germinativas
• Unipotente: dão origem a um 
tipo específico 
de células
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Células estaminais embrionárias
Derivam do embrião antes 
da sua implantaçãono útero
Oviducto
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• Uma fonte de células estaminais não 
embrionárias é o sangue do cordão 
umbilical, que possui uma grande 
concentração de células estaminais 
hematopoiéticas, para além de células 
estaminais mesenquimais e células 
estaminais/progenitoras endoteliais. 
• Estas células estaminais neonatais 
podem ser colhidas e processadas logo 
após o nascimento, num processo 
totalmente seguro e indolor para a mãe e 
para o recém-nascido, tendo substancial 
aplicabilidade terapêutica 
Células estaminais da placenta e 
do cordão umbilical
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Células estaminais adultas
Como qualquer célula estaminal divide-se durante longos 
períodos dando origem a cópias idênticas, 
Podem dar origem a diferentes tipos de células 
diferenciadas
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Tipicamente são 
chamadas de células 
precursoras ou 
progenitoras de um 
determinado tipo de 
células diferenciadas
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Tipos de células estaminais adultas
• Células estaminais neuronais:
- na zona Subventricular
- na zona Ventricular
- no Hipocampo
- no cérebro fetal
- na crista neural
• Células estaminais da medula óssea e sangue:
- Hematopoiéticas
- Medula óssea
• Células estaminais adultas em diferentes tecidos:
- Células progenitoras endoteliais
- Células musculo esquelético
- Células precursoras epiteliais da pele e sistema digestivo
- Células do pâncreas e fígado
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Plasticidade de células estaminais adultas
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Doenças autoimunes
• Esclerose múltipla
• Diabetes tipo1
• Lúpus
• Tem de distinguir os mais variados componentes celulares do próprio 
corpo dos componentes celulares dos organismos invasores
•Infecção versus Doenças autoimunes
• Pneumonia
• Cistite
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Sistema Imunológico
• No Timo as células T são educadas a 
distinguirem as proteínas do próprio 
corpo das outras
• As células T auto-reactivas, são 
eliminadas no Timo
• Se o sistema falha: doenças auto-imunes
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Células estaminais hematopoiéticas
• Hematopoiese: todas as células derivadas de uma única 
célula precursora, o hemocitoblasto, que dá origem a um 
progenitor para cada tipo de célula
- Eritrócitos
- Leucócitos
- Plaquetas
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Diferenciação das células hematopoiéticas e da medula
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Selecção de células estaminais hematopoiéticas
FACS
Células 
marcadas com 
fluorescência
(1:10000 
células)
Células ligadas 
a ferro
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Cancro
uma doença das células estaminais
• As células estaminais adultas permaneceram no organismo durante 
um período de tempo alargado, podendo acumular mutações pró-
oncogénicas.
• As células estaminais (em constante divisão) podem facilmente 
adquirir um fenótipo tumorogénico.
• O transplante de células estaminais em indivíduos adultos pode 
conduzir à formação de tumores: teratocarcinomas, tumores 
complexos derivados de células embrionárias pluripotentes. No 
entanto nunca foram encontradas metástases após transplantes de 
células estaminais embrionárias.
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Terapêutica
• Drogas anti-inflamatórias, imunossupressores (esteróides, 
inibidores de citocinas)
• Transplante de células hematopoiéticas do próprio indivíduo 
(autólogo)
- Injecções de um factor de crescimento: libertação de células 
estaminais da medula óssea para a corrente sanguínea
- Isolam-se as células estaminais do sangue do doente
- Faz-se quimioterapia e/ou radioterapia para eliminar as células 
maduras do sistema imunológico
- Transfusão das células estaminais, que migram para a medula 
óssea onde se começam a diferenciar
7 doentes com Lúpus receberam este tratamento e durante 3 anos 
não necessitaram de medicação imunossupressora
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Diabetes
• Caracterizada por níveis elevados 
de glicose no sangue 
(hiperglicemia). 
• Os sintomas mais comuns são: 
secreção excessiva de urina
(poliuria), sede (polidpsia) e fome 
(polifagia) intensas.
• O diabetes tipo 1 é uma doença 
autoimune caracterizada pela 
destruição das células beta 
pancreáticas pelas células do 
sistema imune, e os pacientes 
necessitam de injecções de insulina 
exógena para sobreviver. 
• O diabetes tipo 2, está intimamente 
relacionado a obesidade e atinge 
principalmente pessoas com mais 
de 40 anos. 
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How are embryonic stem cells stimulated to differentiate?
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Doenças Neurodegenerativas: 
Doença de Parkinson
!! Segunda doença neurodegenerativa mais comum 
- idade média de início: 55 anos
!! Afecta 1-2 % da população > 65 anos
!! Idade é o principal factor de risco
Características clínicas
!! ~80% dos casos de Parkinsonismo
!! distúrbios motores graves
- bradicinésia (lentidão de movimentos)
- tremor de repouso
- rigidez
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Na doença de Parkinson a via nigrostriatal degenera
! Perda acentuada de neurónios dopaminérgicos que projectam para o putamen
e modesta dos neurónios que projectam para o caudate
! Despigmentação da SNpc devido à perda de neurónios dopaminérgicos (perda 
do pigmento castanho escuro neuromelanina) 
Início dos sintomas: ~80% de 
deplecção de DA no putamen e 
~60% de morte de neurónios 
dopaminérgicos na SNpc
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Terapias Neuroprotectoras
"Antioxidantes
" L-DOPA
" Agonistas dopaminérgicos
" Antagonistas dos receptores do glutamato
" Inibidores da NOS
Terapias de Substituição Celular
" Transplantes: células neuronais fetais
células estaminais embrionárias
células estaminais neuronais adultas
Terapias na doença de Parkinson
Terapias Cirúrgicas
" Estimulação cerebral profunda
" Palidotomia
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Transplante de células neuronais fetais dopaminérgicas
Problemas: éticos (neurónios de mesencéfalo de fetos com 6 a 9 semanas)
células não formam sinapses
viabilidade e funcionalidade das células
aquisição de um fenótipo dopaminérgico
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Investigação em células estaminais: 
porquê?
http://www.youtube.com/watch?v=a9WB_PXjTBo
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Ensaios clínicos em 2005:
10% doenças hereditárias monogénicas (ex: fibrose quística, SCID)
66% doenças poligénicas (ex: cancro)
Embora esta tenha muito potencial, é ainda muito experimental
Fase I: número pequeno de pacientes que são cuidadosamente observados, sendo dada 
atenção especial a quaisquer efeito colateral detectados. Testada em várias doses, com o 
objectivo de descobrir a dosagem ideal. 
Fase II: se o tratamento apresenta 
um efeito positivamente útil, será
testado num número maior de 
pacientes
Fase III: Geralmente, esse ensaio envolve a comparação do novo tratamento com o que 
tem sido o tratamento padrão até o momento. Num ensaio aleatório, geralmente metade dos 
pacientes recebem o tratamento padrão e metade, o tratamento experimental.
A promessa:
• Transplantes terapêuticos
1. Podem crescer em cultura indefinidamente (fáceis de manter)
2. Pluripotentes (formam vários tipos de células)
3. A presença de vírus/doenças transmissíveis pode ser analisada
4. Assumem o fenótipo das células vizinhas após transplante
5. Possuem a capacidade de migração após transplante
6. Produzem factores que contribuem para a reparação tecidular
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Terapia Génica
• É um novo ramo terapêutico da medicina moderna.• Permite a transferência de informação genética em células, 
tecidos ou órgãos de pacientes para que o produto da sua 
expressão possa curar ou retardar a progressão da 
doença. 
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Terapia Génica
• Esta abordagem permite tratar doenças:
- eliminando genes deletérios
- substituir genes anormais por genes normais
- introduzir genes que codificam proteínas mediadoras, por 
ex do sistema imunológico que ajudem a combater o 
cancro
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Tipos de Terapia Génica
• Terapia Génica in situ – O gene(s) terapêutico 
transportado por um vector é directamente administrado 
ao tecido afectado.
• Terapia Génica in vivo - O gene(s) terapêutico 
transportado por um vector é directamente administrado 
ao doente.
• Terapia Génica ex vivo – As células do paciente são 
colhidas e semeadas em laboratório. São incubadas 
com vectores que transportam o gene terapêutico. As 
células com a nova informação genética são colhidas e 
transplantadas no paciente. 
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Terapia génica: onde?
• Terapia germinativa – O gene é inserido no DNA das 
células germinativas (óvulo ou espermatozóide), de 
modo a que a descendência tenha o gene inserido. 
• Terapia somática – Envolve a manipulação da 
expressão génica em células que ser alteradas no 
paciente mas não nos seus descendentes. As células 
somáticas incluem todas as células do corpo humano 
menos as reprodutivas. 
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Vectores: veículos que transportam e protegem o DNA até à 
sua chegada a uma população celular alvo
• Viral
integram o seu material 
genético no genoma 
hospedeiro
-Retrovirus
-Lentivirus (HIV)
-Adeno-associados
Mantêm o seu material genético 
epissomal
-Adenovirus 
• Não viral
Físico
-Injecção do DNA livre na célula
-Electroporação
Químico
-Lipossomas
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• SCID ligada ao X (Severe Combined Immune 
Deficiency)
- Mutação no gene que codifica a proteína "c presente na membrana 
celular dos precursores dos linfócitos
- Estes não diferenciam em linfócitos NK e T
- 3 das 17 crianças tratadas desenvolveram leucemia
• Hemofilia
- Mutação nos genes que codificam factores de coagulação
- O gene terapêutico foi inserido no fígado dos doentes 
- O efeito terapêutico foi transiente, pois as células geneticamente 
modificadas foram destruídas pelo sistema imune dos doentes. 
Terapia Génica: Doenças 
genéticas
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• Cancro
Terapêutica: Terapia Génica suicida; Terapia viral oncogénica ( Vírus 
modificados que reconhecem as células tumorais e promovem a 
sua lise) etc. 
2/3 dos ensaios clínicos são para cancro
• Doenças Neurodegenerativas
Terapêutica: Remover células da pele de 
doentes de Alzheimer, introduzir o gene que 
codifica o NGF (Nerve growth factor), 
e injectar estas células no cérebro dos doentes.
Terapia Génica: Doenças 
adquiridas
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Terapia Génica & Terapia Celular 
• Terapia Celular – Infusão ou transplante de células num 
paciente para o tratamento de doenças herdadas ou adquiridas
Sobreposição das terapias génica
e celular: 
Ex – Utilização de linfócitos-T no 
tratamento do cancro. Muitos 
tumores são reconhecidos e 
destruídos pelas células T dos 
doentes. Isolam-se os linfócitos-T
e expandem-se fora do corpo, 
para depois serem administrados 
ao doente. Estas células podem 
ser manipuladas geneticamente 
por forma a tornarem as células 
eficientes a matarem as células 
tumorais. 
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Manipulação genética e selecção das células 
estaminais em cultura
Para introduzir o material genético no interior da célula é necessário fazer chegar o 
gene até às células defeituosas.
Transfecção, processo de entrega e expressão de material genético com sucesso. 
(lipossomas, DNA desaparece em poucos dias ou semanas se transiente)
(vector viral, transfecção estável, integração no genoma da células hospedeiras, 
mas episomal)
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Integração “random”
-silenciamento de genes, 
-introdução de mutações
Recombinação homóloga
(processo de reparação do DNA)
Processo raro
Integração do transgene no genoma das células
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Terapia génica: Hoje 
Janeiro, 2008
• Distrofia Muscular Duchenne
Gene que codifica a proteína distrofina (A 
distrofina é uma proteína que faz parte do 
complexo que liga o citoesqueleto de uma fibra 
muscular à matrix extracelular, através da 
membrana celular) está presente no 
cromossoma X. Mutações neste gene dão 
origem à distrofia muscular Duchenne em 
indivíduos do sexo masculino. 
Injecção no musculo: gene da distrofina
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Estes doentes não têm linfócitos-T e têm poucos ou disfuncionais linfócitos B.
Terapêutica: Transplante de medula ossea.
Ou Terapia Génica: o gene da ADA é inserido nas células da medula 
óssea do próprio doente. Estas células são depois administradas ao doente após 
uma depleção moderada das células da medula óssea.
(SCID) (severe combined immunodeficient) 
por deficiência da adenosina deaminase
(ADA)
Terapia génica: Hoje 
Outubro, 2007 
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RNAi em células estaminais
• O RNA de interferência pode ser usado para manter um 
determinado nível de actividade de um gene.
• A supressão estável de genes deletérios por RNAi, em células 
estaminais adultas isoladas e modificadas ex vivo e depois 
reintroduzidas, pode ser uma nova estratégia no tratamento de 
determinadas doenças. 
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RNA de interferência (RNAi):
• Processo biológico 
altamente conservado, 
desde os nemátodos até 
ao homem.
• Regulação da expressão 
génica por silenciamento
RNA de interferência
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Aplicações
1. Análise funcional de genes (genómica funcional)
a supressão estável dos genes pode ser induzida nas 
células de mamíferos, permitindo estudar os seus 
fenótipos em várias gerações de células, 
estudo de genes implicados nas vias metabólicas;
2. Identificação de genes implicados no processo 
tumoral;
3. Desenvolvimento de novas abordagens 
terapêuticas:
cancro " inibição da expressão de oncogenes ou de 
genes que conferem resistência à quimioterapia,
doenças virais " inibição da replicação do vírus da 
SIDA ou do vírus da hepatite.
A quase totalidade 
dos 19 000 genes do 
C. elegans foi 
estudada por RNAi.
RNA de interferência e sua importância na 
biomedicina molecular
Biologia Celular e Molecular (1º semestre - 1º ano, 2008-2009) – Ciclo Básico de Medicina e Medicina Dentária Sandra Morais Cardoso 
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A promessa:
• Terapia génica
1. São facilmente transfectáveis com genes terapêuticos, 
podendo expressar mais de um gene de interesse
2. Apresentam uma implantação correcta no tecido 
hospedeiro, permitindo a transcrição genética, logo a 
expressão proteíca
3. Migram para áreas lesadas, permitindo a “distribuição”
de genes em diferentes áreas (cérebro) 
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Bioética
• O que é a vida? 
• Um ser Humano vivo tem de ser protegido jurídica, 
ética e moralmente. 
Critérios de morte cerebral por declaração da Ordem dos Médicos 
prevista no artigo 12º da Lei nº 12/93 de 22 de Abril, pressupõem 
que a certificação requer a demonstração da cessação das funções 
do tronco cerebral e da sua irreversibilidade. Após se assegurarem 
as condições prévias, como por exemplo a ausência de respiração 
espontânea e se observarem as regras de semiologia, que 
presupõem a ausência na totalidade de determinados reflexos do 
tronco cerebral, a verificação de morte cerebral requer entre outras 
metodologias a execução das provas de morte cerebral por dois 
médicos especialistas. 
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• Portanto, se um indivíduo morto é aquele que não responde a um 
estimulo doloroso, não respira espontaneamente, etc
então será cientificamente correcto dizer que um zigoto ou óvulo 
fertilizado não é um indivíduo vivo, mesmo que tenha todo o 
potencial de vir a ser?
Bioética
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