Aula 03 de Genômica 2014.2 (Células-tronco embrionárias)

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Genômica e Reprodução
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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO 
CURSO: BIOTECNOLOGIA
DISCIPLINA: GENÔMICA E PROTEÔMICA
PROFESSOR: WESLLEY PAIVA
Características das Células-tronco embrionárias: 
- Células com proliferação prolongada;
- Células com capacidade de diferenciação clonal em
diferentes linhagens;
- Células com capacidade de repopular o tecido de 
origem danificado quando transplantado;
- Somente CT’s(células-tronco) capazes de colonizar a linhagem 
germinativa de um embrião, são consideradas pluripotentes;
INTRODUÇÃO
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CÉLULAS-TRONCO DE ORIGEM 
EMBRIONÁRIA (CTE)
Conceito: Originadas nos primeiros estágios de
desenvolvimento que antecedem a implantação do
embrião na parede uterina;
- Derivam da massa interna do blastocisto e podem 
ser: 
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Tecido embrionário germinativo
Teratomas (Tumores decorrentes da
transposição de células da massa interna do
blastocisto em sítios ultra uterinos);
- São Pluripotentes quando originam células especializadas
das 3 camadas embrionárias: Endoderme, Mesoderme,
Ectoderme;
 DESVANTAGENS
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CÉLULAS-TRONCO DE ORIGEM 
EMBRIONÁRIA (CTE)
Formação de 
Tumores
Rejeição do Sistema 
Imunológico
Problemas ético-
religiosos
Utilização de diferentes fatores de crescimento,
para diferenciar as células no tecido de interesse;
- FUTURO: CONSTRUÇÃO DE ORGÃOS!!!! 6
Terapia Celular com CTE
Reparo de lesões na espinha Doença de Parkinson
Músculo Cardíaco Produção de insulina
Células Hematopoiéticas
CÉLULAS-TRONCO ADULTAS (CTA)
- Desempenham papel importante no reparo e manutenção dos 
tecidos;
- São escassas nos tecidos -> Difícil isolamento;
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Células-tronco 
hematopoéticas
Células-tronco 
mesenquimais
Células progenitoras 
adultas multipotentes
CÉLULAS-TRONCO HEMATOPOÉTICAS (CTH)
 Presentes na medula óssea;
 Responsável pela constante renovação de células
sanguíneas linfoides e mielóides;
 Reconstituição hematopoiética após quimioterapia;
 Utilização como vetores de terapia gênica
experimental
 Fonte de células dendríticas para ativação de vacinas
imunológicas;
 Processo de Homing (Migram para outros tecidos e se
diferenciar em células musculares e neuronais);
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Alteradas geneticamente para
que expressem marcadores ->
localizar a célula;
- Presentes na medula óssea;
- In vitro: Crescem aderidas a frascos de cultura
- Contribui pra regeneração de tecidos ósseo,
cartilaginoso, adiposo e do estroma;
- Tem capacidade de gerar células musculares
esqueléticas e neuronais;
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CÉLULAS-TRONCO MESENQUIMAIS 
OU DE ESTROMA (CMT)
Não expressam antígenos
hematopoiéticos (CD34, CD14,
CD45);
CÉLULAS PROGENITORAS ADULTAS 
MULTIPOTENTES (CPAM)
 Células multipotentes primitivas (Encontrada na medula óssea);
 Morfologicamente semelhante a CMT, porém com perfil fenotípico
diferente;
 Na presença do fator de crescimento vascular endotelial (VEGF), as
CPAM’s se diferenciam em células endoteliais;
Ex: CPAM’s transformadas com o gene da β-galactosidase, conferindo a
expressão da enzima em diferentes tecidos do corpo do paciente;
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Técnica de Microarranjo de DNA possibilitou:
Diferença de 1% dos genes entre as CPAM’s;
Ex: Regulador da produção de β-galactosidase
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Reguladores de expressão gênica
Análise do Transcriptoma de 
Células-Tronco
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Identificação de genes
Redes regulatórias
Responsáveis pela auto-
renovação e diferenciação
Técnicas utilizadas: - Hibridização subtrativa
- SAGE
- Microarray
Análise do Transcriptoma de 
Células-Tronco
- Hormônios, fatores de crescimento e interleucinas
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Auto-renovação Apoptose
Diferenciação
G-CSF; TPO; FL; SCF, IL-3 E IL-6. TGF-α
Cardiomiócitos Osteoblastos Condrócitos Neurônios
LIF, TGF-β, BMP; Β-glicerol fosfato TGF e BMP Ácido retinóico
GENES CONTROLADORES DA 
AUTO-RENOVAÇÃO CELULAR
 Variáveis de acordo com o tipo de célula-tronco;
 Fenótipo pluripotente
 CTH em medula óssea: Ápice da proliferação
(2-4 semanas);
 Adição de fatores de crescimento (IL-3, IL-6, SCF e GM-
CSF) e citocinas = AUMENTO DA EXPANSÃO CELULAR
(cerca de 60 vezes ); 14
Associado a fatores de 
transcrição como o 
OCT-4 e a telomerase;
TELOMEROS E PROLIFERAÇÃO CELULAR
Conceito: Telômeros são sequências de DNA
(TT GGGG) repetidas em tandem nas
extremidades dos cromossomos, protegendo-os
da degradação;
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Ocorre devido as 
sucessivas 
replicações do DNA;
- Instabilidade genômica
- Disfunção celular
- Limitação da proliferação
- Apoptose
TELOMERASE E PROLIFERAÇÃO CELULAR
Conceito: Telomerase é uma enzima que sintetiza DNA na 
região telomérica do cromossomo, evitando seu 
encurtamento; 
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Células Somáticas 
(a grande maioria delas)
Não apresentam expressão do
gene TERT, catalisador da
telomerase. Com isso, os
telômeros vão se encurtando,
até que a célula perca a
capacidade replicativa.
Células tumorais, expressam
esse gene em altos níveis;
TELOMERASE E PROLIFERAÇÃO CELULAR
 O comprimento dos telômeros é diminuído em cerca de 
7-23 kb ao longo das sucessivas divisões;
- Hibridização Fluorescente in situ (FISH)
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TELOMERASE E PROLIFERAÇÃO CELULAR
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PROTEÍNA Wnt e 
PROLIFERAÇÃO CELULAR
Conceito: Glicoproteína palmitolada conservada 
- Envolvimento do desenvolvimento de câncer
(controle);
- Numerosos processos celulares;
- Importante na auto-renovação de CTA;
- Estimula a multiplicação de CTH de medula óssea in
vitro quando adicionadas de meio de cultura e in vivo;
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VIA DE SINALIZAÇÃO DA PROTEÍNA Wnt
1- Ligação da proteína Wnt aos seus receptores de 
membrana (Receptores da família Fzd e 
receptores LDL);
2- Ativação da proteína Dishevelled;
3- Inibição da ação da GSK-3β (Associada as 
proteínas APC e AXIN);
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Fosforila a proteína β-catenina,
que é ubiqutinizada e degradada.
Ativação da via da Wnt
inibe tal processo e ocorre
o acúmulo de β-catenina
A β-catenina interage com fatores de
transcrição da família LEF/TCF,
ativando a expressão de genes alvo
Notch1 e HoxB4;
VIA DE SINALIZAÇÃO DA PROTEÍNA Wnt
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HORMÔNIOS E SUA IMPORTÂNCIA 
NA PROLIFERAÇÃO CELULAR
 TROMBOPOETINA (TPO) 
- Regulador da hematopoiese;
- CTA’s expressam receptores de TPO (c-MPL);
- TPO é fundamental para auto-renovação e expansão de
CTH;
- Perda de c-MPL = QUEDA de 8 vezes na quantidade de CTH
circulante;
 ESTRÓGENO
- Aumento de células-tronco neuronais (CTN) de origem
embrionária;
- Queda na quantidade de estrógeno = Diferencia células-tronco
hematopoiéticas em linfócitos e osteoblastos
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Genômica e Reprodução Assistida
 Infertilidade -> Problemas Genéticos -> Transmissão pra outras gerações;
 Genes que contribuem par aa infertilidade são de difícil identificação: 
- Papel e gravidade das mutações
- Papel de herança dessas mutações
- Nível de envolvimento de polimorfismos
- Interação entre genótipos com o meio ambiente
 Casal Infértil 
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12 meses de tentativas, sem utilização
de métodos anticontraceptivos e não
conseguem a gestão
Genômica e Reprodução Assistida
 Anamnese
- Entrevista para saber se houve outros casos de infertilidade na família ou 
outras patologias que podem ser relacionadas;
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Genômica e Reprodução Assistida
 Principais exames para investigação de infertilidade
- Mulheres: - Dosagens hormonais
- Ultrassonografia seriadas
- Histerossalpingografia (Permeabilidade das tubas uterinas)
- Homens: - Dosagens hormonais
- Espermograma - Concentração
- Motilidade
- Morfologia
- Células redondas
- Ultrassonografiapélvica
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Genômica e Reprodução Assistida
 Tecnologias de Reprodução Assistida (ARTs)
Técnicas de Baixa Complexidade x Técnicas de Alta Complexidade
 Baixa complexidade
- Inseminação intra-uterina (IIU)
- Baseada na capacidade natural do espermatozoide de fertilizar o óvulo 
dentro do aparelho reprodutor feminino;
- Sêmen é processado e introduzido no útero da paciente em período 
ovulatório (10-25%);
 Alta Complexidade
- Fertilização in vitro (FIV)
- Obtenção de gametas masculinos e femininos e promoção de seu contato 
físico para que ocorra a fertilização em laboratório; 26
Genômica e Reprodução Assistida
 Tecnologias de Reprodução Assistida (ARTs)
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IIU
FIV
Mutações nas GNTs e em seus receptores
 GNTs são hormônios heterodímericos constituídos por uma
subunidade β especifica, ligada de forma não-covalente a uma
subunidade α comum a todos;
 Atuam mediadas por seus receptores transmembrana, que são
acoplados a proteína G e com a transdução do sinal regulada pelos
níveis de AMPc intracelular
 Defeitos no metabolismo do LH em mulheres -> Erros na
foliculogênese;
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- Sintetizado a partir de ATP
- Regula a função celular: Enzimas 
envolvidas no metabolismo 
energético, divisão e diferenciação 
celular, transporte de íons
Mutações nas GNTs e em seus receptores

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Doenças relacionadas com a Infertilidade
 Varicocele
- Varizes nas veias do escroto
(Provocam dilatação das veias, prejudicando a circulação de sangue, 
como também provoca o acumulo de substâncias tóxicas);
- Altera os valores da Oligozoospermia (contagem de espermatozoides)
- 30-40% dos homens inférteis tem a doença diagnosticada;
- Causa: Microdeleções no cromossomo Y
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Doenças relacionadas com a Infertilidade
 Aplasia Congênita Bilateral dos Vasos Deferentes (CBAVD)
- É a falta ou falha de desenvolvimento dos canais deferentes;
- É resultado de 36 mutações no gene CFTR
- Associada a Fibrose Cística
- 98% dos pacientes com Fibrose Cística são inférteis por CBAVD
- Fibrose Cística -> Erros genéticos no cromossomo 7 (ocorre mais em 
brancos);
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