Células - tronco

Células - tronco
Profº: Cláudio Giovannini
Introdução
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Entre as cerca de 75 trilhões de células existentes em
um homem adulto, por exemplo, são encontrados em
torno de 200 tipos celulares distintos.
Todos eles derivam de células precursoras,
denominadas “células-tronco”.
A célula-tronco prototípica é o óvulo fertilizado (zigoto).
Essa única célula é capaz de gerar todos os tipos
celulares existentes em um organismo adulto, até os
gametas — óvulos e espermatozóides — que darão
origem a novos zigotos (Figura 1)
Introdução
Fig. 1: Organismo completo, com inúmeros tipos diferentes de células,
forma-se a partir de apenas uma célula — o óvulo fertilizado (zigoto).
Introdução
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Logo após a fecundação, o zigoto começa a se dividir: uma
célula em duas, duas em quatro, quatro em oito e assim por
diante. Pelo menos até a fase de oito células, cada uma delas
é capaz de se desenvolver em um ser humano completo. São
chamadas de totipotentes.
Na fase de oito a dezesseis células, as células do embrião se
diferenciam em dois grupos: um grupo de células externas
que vão originar a placenta e os anexos embrionários, e uma
massa de células internas que vai originar o embrião
propriamente dito.
Após 72 horas, este embrião, agora com cerca de cem
células, é chamado de blastocisto. As células internas do
blastocisto vão originar as centenas de tecidos que compõem
o corpo humano. São chamadas de células tronco
embrionárias pluripotentes (Figura 2)
Introdução
Figura 2: Representação esquemática da disposição das
células-tronco no embrião.
História
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A incrível capacidade de gerar um organismo adulto
completo a partir de apenas uma célula tem fascinado
os biólogos desde que o fisiologista alemão Theodor
Schwann (1810-1882) lançou, em 1839, as bases da
teoria celular.
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Já no início do século 20, vários embriologistas, entre
eles os alemães Hans Spemann (1869-1941) e Jacques
Loeb (1859-1924), começaram a decifrar os segredos
das células-tronco através de experimentos engenhosos
com células de embriões.
História
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Tais pesquisas revelaram que, quando as duas primeiras células de
um embrião de anfíbio são separadas, cada uma é capaz de gerar
um girino normal, e que, mesmo após as quatro primeiras divisões
celulares de um embrião de anfíbio, o núcleo dessas células
embrionárias ainda pode transmitir todas as informações
necessárias à formação de girinos completos, se transplantado para
uma célula da qual o núcleo tenha sido retirado (célula anucleada).
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Apareceu uma pergunta fundamental para a moderna biologia do
desenvolvimento: o núcleo de uma célula totalmente diferenciada
seria capaz de gerar um indivíduo adulto normal, se transplantado
para um óvulo anucleado? Em 1996, o nascimento da ovelha Dolly,
primeiro mamífero clonado a partir do núcleo de uma célula adulta
diferenciada (uma célula epitelial de glândula mamária), trouxe a
resposta.
Características:
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São indiferenciadas;
Têm a capacidade de gerar
não só novas células-tronco
como grande variedade de
células diferenciadas
funcionais (Figura 3).
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), em que podem ser geradas
diversas combinações de células.
A
B
Características
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As células-tronco podem ser de dois tipos: as
embrionárias, conhecidas há mais tempo, que aos
poucos, com o desenvolvimento do embrião, produzem
todas as demais células de um organismo e as adultas,
pois nas últimas décadas descobriu-se que tecidos já
diferenciados de organismos adultos conservam essas
células precursoras.
Células-tronco embrionárias
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As células-tronco embrionárias são estudadas desde o século
XIX;
Essas células são conhecidas pela sigla ES, do inglês
embryonic stem cells (células-tronco embrionárias), e são
denominadas pluripotentes, pois podem proliferar
indefinidamente in vitro sem se diferenciar, mas também
podem se diferenciar se forem modificadas as condições de
cultivo (Figura 4).
Figura 4:
Diferenciação de
células-tronco em
cultivo.
Células-tronco embrionárias
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Outra característica especial dessas células é que, quando
reintroduzidas em embriões, dão origem a células de todos
os tecidos de um organismo adulto, mesmo as germinativas
(óvulos e espermatozóides).
Figura 5: Estudos em
laboratórios de vários países já
conseguiram que as célulastronco embrionárias se
diferenciassem, em cultura, em
diversos tipos celulares
Células-tronco adultas
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Alguns tecidos de um organismo adulto se regeneram
constantemente. Isso acontece com a pele, com as paredes
intestinais e principalmente com o sangue, que têm suas
células destruídas e renovadas o tempo inteiro, em um
complexo e finamente regulado processo de proliferação e
diferenciação celular.
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É relativamente recente a constatação de que, além da pele,
do intestino e da medula óssea, outros tecidos e órgãos
humanos — fígado, pâncreas, músculos esqueléticos
(associados ao sistema locomotor), tecido adiposo e sistema
nervoso — têm um estoque de células-tronco e uma
capacidade limitada de regeneração após lesões. Mais
recente ainda é a idéia de que essas células-tronco ‘adultas’
são não apenas multipotentes (capazes de gerar os tipos
celulares que compõem o tecido ou órgão específico onde
estão situadas), mas também pluripotentes (podem gerar
células de outros órgãos e tecidos).
Células-tronco adultas
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Um trabalho, publicado na revista Science (1999), com o título
“Transformando cérebro em sangue” demonstrava em um
experimento que células-tronco neurais de camundongos adultos
podem restaurar as células hematopoiéticas em camundongos que
tiveram a medula óssea destruída por irradiação.

Esse achado revolucionou os conceitos até então vigentes,
pois demonstrou que uma célula tronco-adulta derivada de
um tecido altamente diferenciado e com limitada capacidade
de proliferação pode seguir um programa de diferenciação
totalmente diverso se colocada em um ambiente adequado.
Aplicações:
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Células hematopoiéticas / Medula óssea;
Substitutos de pele e mucosas;
Implantes ortopédicos / Cartilagem e osso;
Substitutos de pâncreas e fígado;
Terapia celular de músculo cardíaco;
Regeneração do sistema nervoso;
Engenharia vascular e neoascularização;
Substitutos de córnea.
Aplicações
Doenças Cardiovasculares (enfarte no miocárdio)
 Tratamento: células-tronco retiradas da medula óssea do paciente
são implantadas no músculo cardíaco
 Resultado: há uma regeneração do músculo e criação de novos
vasos sangüíneos, aumentando a irrigação
 Andamento: o Brasil é um dos países mais avançados no mundo na
área. Em 2005 será feito um estudo com células-tronco para tratar
de 1.200 cardíacos em várias instituições
Lesões da Medula Espinhal
 Tratamento: implante de células-tronco da medula óssea na medula
espinhal
 Resultado: melhora a passagem de impulso elétrico, sensibilidade e
atividade motora
 Andamento: de 30 pacientes tratados no Hospital das Clínicas
(USP), três voltaram a andar
Aplicações
Esclerose
 Tratamento: transplante de células-tronco do próprio paciente
 Resultado: há uma diminuição dos sintomas da doença
 Andamento: paciente com esclerose lateral amiotrófica tratado na
USP de Ribeirão Preto melhorou sua coordenação motora
Parkinson
 Tratamento: são implantadas células-tronco em áreas específicas
do encéfalo, estriado e substância negra, buscando a produção de
dopamina

Resultado: melhora do déficit motor e cognitivo com a reposição
dos neurônios lesados e destruídos
 Andamento: um time internacional de cientistas inseriu nos cérebros
de macacos genes para induzir a produção da proteína GDNF, que
protege as células nervosas contra os efeitos degenerativos da
doença
Aplicações
Leucemia e Outros Tipos de Câncer do Sistema Sangüíneo
 Tratamento: são retiradas células-tronco do paciente durante
tratamento de quimioterapia, para que sejam preservadas da
radiação. Depois elas são reinjetadas
 Resultado: como as células são do próprio paciente, não há risco de
rejeição
 Andamento: pesquisadores (norte-americanos e europeus)
avaliaram pacientes que receberam células-tronco de cordão
umbilical. A técnica é menos agressiva que a tradicional
Diabetes
 Tratamento: há uma diferenciação de células-tronco da medula
óssea, in vitro, em ilhotas pancreáticas (órgãos que produzem a
insulina)
 Resultado: diminuição da necessidade de injeções de insulina
 Andamento: o Instituto de Química da USP conduz pesquisas com
camundongos para entender o papel dos genes na transformação
das células-tronco em células beta (produtoras de insulina)
Aplicações
Figura 6: Em adultos
Células-tronco adultas podem ser obtidas
facilmente da medula-óssea, que dá origem
às células do sistema sanguíneo
Em embriões
Com a fecundação do óvulo em laboratório,
origina-se uma célula, que se divide
sucessivamente, gerando outras. No quinto
dia forma-se um embrião com duzentas
células não especializadas (células-tronco)
Especialização
A aplicação de reagentes químicos às
células-tronco faz com que elas se
transformem em células de tecidos
específicos quando se desenvolvem
Coleta
Embriões congelados nesse estágio e não
aproveitados em clínicas de reprodução
assistida são coletados
Implantação
Por meio da corrente sanguínea podem ser
implantadas novas células no paciente.
Pode-se também injetar as células
diretamente no órgão danificado para que
se diferenciem no organismo
Permanecem questões a serem
respondidas:
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Como as células-tronco permanecem indiferenciadas e autorenováveis enquanto todas a células ao redor das mesmas se
diferenciaram?
Quis os fatores que normalmente regulam a proliferação e a autorenovação das células-tronco em organismos vivos?
Quantos tipos de células-tronco existem e em quais tecidos elas
subsistem?
As células-tronco adultas normalmente apresentam plasticidade ou
apenas transdiferenciam quando manipuladas experimentalmente?
Quais os sinais que regulam a proliferação e diferenciação de
células-tronco que se demonstram plásticas?
É possível manipular células–tronco adultas para estimular a
proliferação de forma que se possa produzir tecido suficiente para
transplantes?
Quais os fatores que estimulam células-tronco a se realocarem em
sítios de lesão?
O debate:
1.
2.
3.
4.
Pode-se intencionalmente destruir um embrião humano?
Podemos nos beneficiar da destruição de outros embriões?
Pode-se criar um embrião para destruí-lo?
Pode-se clonar embriões humanos?
Quem vale mais?
X
Qual o status moral do embrião
humano??
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Defesa da personalidade humana embrionária e
fetal:
 Pais humanos podem apenas produzir prole humana. Assim
sendo, os não-nascidos são membros da comunidade
humana.
 As diferenças funcionais entre o feto e o recém-nascido são
moralmente irrelevantes.
 Os não-nascidos são pessoas humanas porque possuem
natureza humana, não porque desempenhem determinadas
funções

A Fertilização não é um evento, mas um processo com distintos subprocessos que podem levar segundos, minutos, horas ou até mesmo
semanas se se leva em conta a individuação.”

Quando o processo de uma nova vida começa, este continua-se por
estágios biológicos até que o final da morte chegue ao seu termo. O
começo da vida está no início do início do processo, não no final do
início.

“ Estágios muito precoces do processo são apenas humanos em
potencial”.

Uma vez que o processo tenha começado, este embrião não pode
desenvolver-se em uma ovelha ou um cachorro; ele é inerente e
imutavelmente humano.

O zigoto (ou blastocisto, ou embrião, ou feto) não é um humano em
potencial, é uma vida humana em um estágio específico do
desenvolvimento.

“ … estas células são ainda totipotente, não são ainda verdadeiros
indivíduos humanos.”
Fim