Apostila - Genoma

DESVENDANDO AS CÉLULAS-TRONCO:
DOS SONHOS À REALIDADE
16 a 20 de julho de 2007
Centro de Estudos do Genoma Humano
Depto. de Genética e Biologia Evolutiva
Instituto de Biociências
Universidade de São Paulo
Docentes responsáveis:
Profa. Dra. Eliana Maria Beluzzo Dessen
Profa. Dra. Regina Célia Mingroni-Netto
INDICE
Cronograma
Apresentação do curso
Portifólio como recurso de avaliação
Textos de apoio
As células eucarióticas e sua capacidade de diferenciação
Diferenciação celular e o controle do gene eucariótico
Sinalização celular
O básico sobre células-tronco
Clonagem
Reprogamação celular
Células-tronco: progressos científicos e o futuro das pesquisas
Terapia celular – o uso de células-tronco no tratamento de doenças –
etapas e questões geradas
A polêmica das células-tronco.embrionárias
Desvendando as raízes do câncer
Células-tronco: mocinha e bandida
Célula-tronco por encomenda
Reprodução assistida
Medula óssea e as células-tronco hematopoiéticas
Transplante de medula óssea – uma terapia celular bem conhecida
Colcha de retalho de leis
O artigo 5 o. Da lei No. 11.105, de 2005, não é inconstitucional
Quando começa a vida?
Que vida, biológica ou moral?
Glossário
Atividades:
Atividade de acolhimento e contrato pedagógico
Levantamento de conceitos
Estudo dirigido 1 – Identificação de conceitos relativos a células-tronco
Atividade 1 – Diferenciação da hemácia
Atividade 2 – um caso muito interessante de diferenciação celular
Diferenciação no protozoário Naegleria grubei
Diferenciação celular em tecido ósseo
Atividade 3 – Diferenciação celular em tecido ósseo
Atividade 4 – Diferenciação de células embrionárias: a formação do
trofoblasto
As primeiras mudanças morfológicas no embrião
Atividade 5 – Desenvolvimento muscular
Estudo dirigido 2 – Clonagem reprodutiva versus clonagem terapêutica
Atividade 6 – Jogo das células-tronco
Atividade 7 – Hematopoiese: seguindo uma via de diferenciação
Atividade 8 – Regras para o debate
Atividade 9 – Palavras cruzadas
Anexos:
Respostas do estudo dirigido 2 – Clonagem
Gabarito da atividade 2 – Diferenciação no protozoário N. gruberi
Solução das palavras cruzadas
Bibliografia sobre câncer e células-tronco
03
04
06
08
10
18
24
31
36
39
42
43
48
57
58
59
61
63
67
72
77
79
81
85
87
88
90
92
94
96
98
99
101
104
107
108
118
123
124
126
126
128
129
2
CRONOGRAMA
Data
Manhã
Tarde
16/07
Acolhimento inicial.Apresentação do Diferenciação celular. Oficinas.
curso.
O gene eucariótico e sua regulação.
Levantamento de conceitos.
Estruturação do debate sobre ética.
Estudo dirigido sobre células-tronco.
17/07
Sinalização celular. Oficinas.
Diferenças
entre células-tronco
embrionárias e de adulto.
Células-tronco: definição, tipos e
Jogo sobre células-tronco.
características.
Clonagem
reprodutiva
clonagem terapêutica.
versus Palavras cruzadas.
Preparação do debate
Desdiferenciação celular.
18/07
Câncer e células-tronco
Reprodução assistida
As
doenças
do
sangue
e
transplantes de medula óssea.
Oficina.
Preparação do debate.
Preparação do debate
19/07
Perspectivas da aplicação de Debate: A polêmica sobre a
células-tronco
em
doenças utilização
de
células-tronco
musculares.
embrionárias em terapia humana:
aspectos legais e éticos.
Filme Globo News. Discussão.
Discussão de situações problema.
20/07
Oficina de criação: Como abordar o Apresentação dos grupos.
tema células-tronco numa feira de
Avaliação do curso.
ciências?
Início da apresentação dos grupos.
3
APRESENTAÇÃO DO CURSO
Desvendando as células-tronco: dos sonhos à realidade
Objetivos
• Ampliar o universo conceitual significativo dos professores de ensino médio no que
se refere a células-tronco e suas aplicações.
• Capacitar o professor de ensino médio para acompanhar de maneira crítica a
literatura de divulgação científica sobre o tema.
• Utilizar o tema "células-tronco” como eixo para a integração de conceitos clássicos
da Biologia Celular e Molecular, bem como ponto de referência para a análise e
discussões no campo da bioética.
• Considerar o papel do professor em sala de aula como "Agente disseminador” de
temas que permeiam a discussão de valores éticos e sociais e que exigem um
posicionamento crítico acerca de situações relacionadas à área de Ciências da
Natureza e suas tecnologias.
Conteúdo e Metodologia de desenvolvimento
• Noções de diferenciação e sinalização celular. Relação genótipo-fenótipo.
• Células-tronco: definição, potencialidade e plasticidade. Reprogramação celular.
• Células-tronco embrionárias versus células-tronco de adultos. Potencialidades de
uso e aplicações experimentais.
• Terapia celular. Aplicações atuais.
• Clonagem terapêutica versus clonagem reprodutiva.
• Câncer e células-tronco.
• Problemas legais e éticos decorrentes do uso de células-tronco.
Estratégias e recursos tecnológicos
A metodologia utilizada para desenvolver o conteúdo acima relacionado é variada,
com ênfase em métodos não expositivos. Além de curtas apresentações orais dialogadas
e de palestras de especialistas, diversas atividades didáticas/pedagógicas serão utilizadas
como facilitadores da aprendizagem: (1) estudos dirigidos; (2) atividades presenciais
como jogos didáticos ou oficinas (3) Debate, (4) animações demonstrativas de fenômenos
biológicos, (5) discussão de artigos publicados pela mídia leiga, etc.
Formas de acompanhamento e de avaliação dos participantes
Avaliação
A avaliação será constituída por duas ferramentas:
• Avaliação formativa: elaboração de portifólio diário. O aluno deverá registrar as
atividades desenvolvidas durante o dia e o seu envolvimento nas mesmas
respondendo diariamente as seguintes questões: (1) O que aprendi hoje? O que
as atividades me acrescentaram? (2) O que não foi adequado? Considerar nas
respostas: o conteúdo da aula, as atividades e estratégias utilizadas, o
relacionamento com o grupo e a própria participação. As respostas serão por
escrito e entregues no final do dia. Um portfolio pode ser definido como um
conjunto de diferentes tipos de documentos (anotações pessoais, experiências de
aula, trabalhos pontuais, controles de aprendizagem, conexões com outros temas,
fora da escola, representações visuais, etc.) que proporciona evidências de
conhecimentos que foram sendo construídas durante o aprendizado, as
estratégias utilizadas para aprender e a disposição de quem o elabora para
continuar aprendendo. Devido à brevidade do curso o portifolio a ser elaborado
diariamente no final de cada dia será mais sucinto e registrará o desenvolvimento
4
•
do programa de ensino e as reflexões diárias do processo de aprendizagem de
modo a que o estudante sinta a aprendizagem como algo próprio e não alienada
de seus processos pessoais e coletivos. O portfolio nesse caso é entendido
também como uma reconstrução de conhecimento. Ele não se caracteriza como
algo descritivo, mas reflexivo. Todos os portifólios são lidos diariamente pelos
docentes do curso que podem desse modo realizar um acompanhamento mais
personalizado da aprendizagem de cada um dos alunos.
Avaliação final: Cada participante deverá fazer uma breve apresentação
individual com relação a: (a) Quais os conteúdos/atividades desenvolvidas durante
o curso que poderiam ser levadas para a escola? Por quê? (b) De que maneira
isso poderia ser feito?
Relação Nominal dos professores
Prof. Dra. Eliana Maria Beluzzo Dessen (professora responsável)
Monitoria (mestrandos e doutorandos do Instituto de Biociências)
Adriana Ribeiro de Oliveira Marques,
Ana Carolina Susuki Dias Cintra,
Fernando Nodari,
Lúcia Teiceira Machado
Paula Cristina Gorgueira Onofre
Renato Chimaso dos Santos Yoshikawa,
Silvio Ganika Higa,
Vivian Lavander Mendonça
5
PORTFÓLIO COMO RECURSO DE AVALIAÇÃO
(adaptado de Hernandez, Fernando. Cultura visual, mudança educativa e projeto de trabalho. Porto
Alegre, Artmed, 2000)
A avaliação é um processo inerente ao processo de construção de conhecimento.
Mais do que memorizar ou recordar informações ou aplicar fórmulas para resolver
problemas, o objetivo do processo educativo se propõe a aprender a formular problemas e
desenvolver a capacidade de buscar, organizar e interpretar a informação dando-lhe
sentido e transformando-a em conhecimento.
A avaliação compreende três formas de recolhimento de informações:
• avaliação inicial, para perceber o conhecimento prévio de estudantes ao iniciarem
o curso;
• a avaliação formativa, que está na base do processo avaliador e não tem a
finalidade de controlar ou qualificar, mas ajudar estudantes a “progredir no
caminho do conhecimento”, e
• a avaliação somativa, que é o processo de síntese, que “permite reconhecer se
[as] os estudantes alcançaram os resultados esperados (...) e serve como
passagem para dar credibilidade oficial aos conhecimentos adquiridos.”
O portfólio representa uma possibilidade alternativa de avaliação, e pode ser, para
algumas disciplinas, substituto das avaliações pontuais em forma de provas e exames.
Na educação ele serve como possibilidade de indicar a trajetória de aprendizagem e
de novas formas de avaliar o desenvolvimento do conhecimento. Uma das vantagens da
realização do portfólio é a de perceber o desenvolvimento do programa de ensino e a
participação mais ativa de estudantes, o que permite que sintam a aprendizagem como
algo próprio e não alienada de seus processos pessoais e coletivos.
O portfólio é uma forma de avaliação dinâmica realizada pelo próprio estudante e que
reflete seu desenvolvimento e suas mudanças através do tempo “. Nele inclui-se a
avaliação do processo, a maneira de encarar e de interpretar as experiências e os
processos de aprendizagem”.
Definição de um portfólio:
Podemos definir um portfólio como um conjunto de diferentes tipos de documentos
(anotações pessoais, experiências de aula, trabalhos pontuais, controles de
aprendizagem, conexões com outros temas, fora da escola, representações visuais, etc.)
que proporciona evidências de conhecimentos que foram sendo construídas, as
estratégias utilizadas para aprender e a disposição de quem o elabora para continuar
aprendendo. (...) Um portfoóio não significa apenas selecionar, ordenar evidências de
aprendizagem e organiza-las num formato para serem apresentadas. (...) O que
caracteriza definitivamente o portfólio como modalidade de avaliação não é tanto o seu
formato físico (pasta, caixa, CD-ROM, etc.), mas sim a concepção de ensino e
aprendizagem que veicula“.
O portfólio não é a mera recopilação de apontamentos; mas pode ser entendido
como uma reconstrução de conhecimento. Ele não se caracteriza como algo descritivo,
mas reflexivo. Assim, um diário reflexivo é uma ferramenta importante para a sua
realização
Estabelecer as finalidades de aprendizagem por parte de cada estudante
• Cada qual explicita o que pretende chegar a aprender.
• Professora explicita os objetivos.
• Uma possibilidade: extrair uma frase de cada apontamento de aula (ou leitura) e
fazer um comentário reflexivo, representativo do que foi significativo.
•
Incluir experiências da sala de aula e de fora dela.
6
•
•
•
•
•
Pensar no grupo: o processo de aprendizagem é mais significativo se for
proveitoso para todo o grupo.
Fazer um acordo público por escrito é conveniente e, se possível, presente na sala
de aula como forma permanente de compromisso compartilhado.
Nomear as fontes relacionadas com o processo (não apenas fontes bibliográficas):
as evidências de aprendizagem
Encontrar um fio condutor que organize a seleção das evidências que farão parte
do portfólio
Ter presente as perguntas: o que aprendi? De que maneira aprendi?
O portfólio é propriedade do estudante
• O trabalho realizado no portfólio é memória de aprendizagem.
• Cada portfólio é criação única, pois cada qual determina que evidências e que
experiências devem ser incluídas e faz uma auto-avaliação do seu processo de
formação.
• Ele é parte do processo de aprendizagem de cada aluna e cada aluno.
• Ele pode tornar-se público para compartilhar com o grupo e ajudar no processo
coletivo de aprendizagem – “estudantes e docentes podem ir construindo um
conhecimento compartilhado mais equilibrado” (p.170).
Os componentes do portfólio
a) O propósito
• Diário reflexivo: falar sobre os temas, comentando-os, não de forma descritiva,
mas de forma reflexiva - também com perguntas, questionamentos, dúvidas.
• Não é mera recopilação dos apontamentos.
• Estudantes explicitam como imaginam construir o seu portfólio.
• Cada exemplo selecionado para dar evidência de seu progresso deve ser
recolhido, criado e organizado de uma determinada forma para demonstrar sua
avaliação. Ter presente o fio condutor mais a explicitação do porquê de ter
selecionado cada evidência.
7
AS CÉLULAS EUCARIÓTICAS E SUA CAPACIDADE DE DIFERENCIAÇÃO
Regina Célila Mingroni Netto e Eliana Maria Beluzzo Dessen
Nosso corpo é formado por diversos tipos de células
O nosso corpo é constituído de trilhões de células, organizadas em diversos tipos
de tecidos. Todas essas células originam-se de uma única, denominada célula-ovo ou
zigoto, que, por sua vez, é o resultado da união de duas outras: o espermatozóide e o
óvulo. À medida que o embrião cresce, grupos de células vão se tornando diferentes em
estrutura e função, em decorrência de um processo chamado de diferenciação celular
(Figura 1).
Óvulo
sendo
fertilizado
Fases iniciais do
desenvolvimento
embrionário, a partir
do zigoto
Célula nervosa
Células
adiposas
Células
musculares
Células do
sangue
Figura 1. O zigoto dá origem aos trilhões de células diferenciadas de nosso organismo.
Em última análise, esse processo é controlado pelo DNA, que é o material
genético. Mas, se o DNA contém a informação genética e essa informação é a mesma em
todas as células do nosso corpo, você consegue entender como é possível que as células
possam ser tão diferentes? O que se tem concluído das pesquisas científicas é que as
células dos tecidos se diferenciam por terem diferentes trechos da molécula de DNA, ou
seja, diferentes genes em funcionamento. Assim, as modificações celulares no processo
de diferenciação resultam da ativação de certos genes e da inativação de outros: cada
tipo de célula possui um conjunto característico de genes ativos. Em conseqüência dessa
atividade diferencial, o conjunto de proteínas codificadas pelos genes varia dependendo
do tipo de célula. Por exemplo, nas células do tecido nervoso, estão ativos genes que
codificam proteínas que tornam as células ramificadas e capazes de fazer sinapses. Por
outro lado, nas células das glândulas salivares, devem estar ativos genes que codificam
enzimas secretadas na saliva. É claro que os genes que determinam a produção das
enzimas da saliva não devem estar ativos em nenhum outro tecido do corpo. A atividade
8
diferencial dos genes começa a ser determinada no decorrer do desenvolvimento
embrionário e persiste nos tecidos adultos.
Todas as células têm duas características importantes: o grau de diferenciação e a
potencialidade. O grau de diferenciação reflete o quanto uma célula é especializada. A
potencialidade é a capacidade que ela tem de originar outros tipos celulares. Quanto
maior a potencialidade da célula, geralmente será menor o seu grau de diferenciação. O
zigoto é a célula com a máxima potencialidade, pois ele dá origem a todos os tipos de
células. Assim, ele não é especializado ou diferenciado. No outro extremo, há células com
potencialidade nula, como é o caso dos glóbulos vermelhos. Durante o processo de
diferenciação dessas células, elas perdem o núcleo. Perderam, conseqüentemente, a
capacidade de originar células iguais a elas. Logo, não têm potencialidade.
A compreensão das diferenças de potencialidade celular é importante para o
entendimento de uma série de tópicos tratados nesse volume.
Células-tronco totipotentes
podem originar um organismo inteiro.
Ex. Zigoto e primeiras células que
resultam da divisão do zigoto
Células-tronco pluripotentes
podem originar quase todos os tipos de
tecidos. Ex. Massa interna do blastocisto
CT hematopoiética
outras CT
plaquetas
Glóbul
Glóbulos
brancos
Célula-tronco multipotente
podem originar diversos tipos
de tecidos. Ex. Células-tronco
do adulto
hemácias
Figura 2. Classificação das células de acordo com sua potencialidade.
9
DIFERENCIAÇÃO CELULAR E O CONTROLE DO GENE EUCARIÓTICO
Eliana Maria Beluzzo Dessen (adaptado de Fundamentos de Biologia Celular – Alberts e col.)
A diferenciação produz uma variedade de células especializadas em eucariotos
Durante as repetidas divisões celulares que ocorrem no zigoto unicelular
transformando-o em um organismo multicelular, as células individuais sofrem
diferenciação celular, isto é, tornam-se especializadas em estrutura e função. É a
regulação de genes que leva a essa especialização. Genes ativos em células de uma asa
de mosca em desenvolvimento, por exemplo, são expressos como proteínas que tornam
as células chatas e lisas, formando uma superfície de vôo forte e fina, semelhante a
plástico transparente. Noutro exemplo, as células dos olhos em desenvolvimento, outros
genes estão se expressando e sintetizam as proteínas que formam lentes capazes de
focalizar luz.
Células especializadas podem reter todo o seu potencial genético
O zigoto possui um conjunto completo de genes que dará origem a todos os tipos
de células especializadas do organismo. O que ocorre a esses genes à medida que as
células se diferenciam? Uma hemácia, por exemplo, perde seu núcleo e todo seu DNA.
Porém, a maioria das células diferenciadas retém o núcleo e um conjunto completo de
cromossomos. Quando todos os genes ainda estão presentes as células diferenciadas
retêm seu potencial de expressa-los?
Uma maneira de responder a essas questões é a experimentação, ou seja,
substituir o núcleo de um ovo ou zigoto pelo núcleo de uma célula diferenciada. Se genes
forem perdidos ou irreversivelmente inativados durante a diferenciação, o núcleo
transplantado não permitirá o desenvolvimento de um embrião normal. Experimentos
pioneiros de transplantes de núcleos foram realizados pelos embriologistas Robert Briggs
e Thomas King na década de 1950. Esses pesquisadores destruíram os núcleos de
óvulos de sapo com luz ultravioleta (UV) e, em seguida, transplantaram no óvulo
anucleado um núcleo de célula intestinal de girino. Muitos dos ovos contendo os núcleos
transplantados começaram a se desenvolver, porém, poucos originaram girinos normais.
Desse modo os pesquisadores foram capazes de clonar sapos – produzir cópias
geneticamente idênticas – usando núcleos de células diferenciadas. Tais estudos
mostraram que núcleos de células diferenciadas podem reter todo o seu potencial
genético.
Evidencias adicionais apareceram em 1997 com a clonagem do primeiro mamífero
usando núcleos diferenciados. Nesse caso, os pesquisadores usaram choques elétricos
para fundir uma célula de glândula mamária de ovelha com um óvulo do qual o núcleo
havia sido retirado. O ovo começou a se dividir, foi implantado no útero de outra ovelha, e
desenvolveu-se na celebrada “Dolly”. Como previsto Dolly parecia-se com sua parental
feminina, a célula de mama doadora do núcleo, e não com o óvulo doador ou a mãe de
aluguel.
Outra indicação que a diferenciação não interfere no potencial genético é o
processo natural de regeneração, ou seja, a reposição de partes perdidas do corpo.
Quando uma salamandra perde uma perna, por exemplo, certas células do toco do
membro se diferenciam, e então se rediferenciam para dar origem a uma nova perna.
Em plantas, a habilidade de uma célula diferenciada desenvolver-se em um novo
organismo é comum. A figura 1C mostra de modo esquematizado uma única célula,
removida da raiz de cenoura e colocada em meio de cultura, pode começar a se dividir e
originar uma planta adulta. Essa técnica pode ser usada para clonar plantas, reproduzindo
centenas de milhares de organismos geneticamente idênticos a partir de células
somáticas de um único indivíduo. Desse modo, é possível propagar grande número de
plantas que tem características desejáveis tais como alta produtividade de frutos ou
resistência a doenças. O fato de uma planta madura poder se desdiferenciar e originar
10
todos os tipos de células especializadas de uma nova planta é uma evidência que a
diferenciação não necessariamente envolve mudanças irreversíveis no DNA.
Cada tipo de célula diferenciada tem um padrão de expressão gênica
Se todas as células diferenciadas de um organismo contêm os mesmos genes, e
todos os genes têm o potencial de ser expressar, como as células tornam-se
especializadas? Como já foi dito, as grandes diferenças entre as células em um
organismo resultam da expressão seletiva de genes. À medida que um embrião em
desenvolvimento sofre sucessivas divisões, genes específicos são ativados em diferentes
células durante diferentes períodos de tempo. Grupos de células seguem vias de
desenvolvimento diversas, e cada grupo desenvolve um tipo particular de tecido.
Finalmente, no organismo maduro, cada tipo de célula – nervosa ou pancreática, por
exemplo, - tem um padrão diferente de genes que são expressos.
A Tabela abixo ilustra padrões de expressão gênica para alguns genes em células
de três diferentes tecidos especializados de um mamífero. Os genes para as enzimas da
via metabólica da glicolise estão ativos em todas as células metabolicamente ativas,
incluindo células do pâncreas, do cristalino e nervosas, como exemplificado. Entretanto,
os genes que codificam proteínas especializadas são expressos apenas por células
específicas.
Célula pancreática
Genes das
enzimas da via
glicolítica
Funcionais
Célula do cristalino
(embrião)
Funcionais
neurônio
Gene do
cristalino
Inativo
Funcional
Inativo
Gene da insulina
Funcional
Inativo
Inativo
Gene da
hemoglobina
Inativo
Inativo
inativo
Funcionais
As proteínas especializadas que foram usadas como exemplo são as proteínas
transparentes do cristalino, que formam a lente do olho; o hormônio insulina; e a proteína
transportadora de oxigênio, hemoglobina. Note que os genes para hemoglobina não estão
ativos em nenhum dos tipos celulares mostrados na figura. Eles se expressam apenas
nas células que irão se desenvolver em hemácias. Os genes para insulina são ativados
apenas nas células do pâncreas que produzem hormônio. As células nervosas expressam
genes para outras proteínas especializadas não mostradas. Células maduras do cristalino,
e as hemácias, por exemplo, atingem um grau máximo de diferenciação, pois elas, após
acumularem produtos protéicos, perdem seus núcleos e, assim, todos os seus genes.
Vimos então que as células eucarióticas tornam-se especializadas porque
expressam apenas certos genes. Desse modo, a diferenciação celular em organismos
multicelulares resulta da expressão gênica seletiva, assim como a habilidade de bactérias
produzirem diferentes enzimas quando necessárias. A seguir será examinado com mais
detalhe o controle da expressão gênica nos eucariotos.
A transcrição é controlada por proteínas que se ligam a seqüências reguladoras de
DNA
Quando comparados com os procariotos, os eucariotos enfrentam as mesmas
tarefas básicas de coordenação da expressão gênica, porém de um modo muito mais
complexo. Alguns genes têm que responder a mudanças nas condições fisiológicas.
Muitos outros são parte de circuitos genéticos de desenvolvimento que organizam as
células em tecidos e tecidos em um organismo inteiro (exceto para os eucariotos
11
unicelulares). Nesses casos, os sinais que controlam a expressão gênica são produtos de
genes que regulam o desenvolvimento e não sinais do meio externo.
Algumas das seqüências de DNA reguladoras são curtas, cerca de 10 pares de
nucleotídeos, e atuam como um interruptor gênico, ligando ou desligando o gene, em
resposta a um único sinal. Esse tipo simples de interruptor gênico predomina nas
bactérias. Nos eucariotos existem longas seqüências reguladoras de DNA (algumas vezes
mais do que 10.000 pares de bases) que atuam como um microprocessador molecular,
respondendo a uma variedade de sinais que são por elas integrados e que determinam a
taxa de início da transcrição.
As seqüências de DNA reguladoras não funcionam por si só. Para que haja
qualquer efeito essas seqüências devem ser reconhecidas por proteínas denominadas
proteínas reguladoras que têm a capacidade de se ligarem ao DNA. É a combinação de
uma seqüência de DNA e suas moléculas de proteínas associadas que atuam como
interruptor no controle da transcrição. Centenas de seqüências reguladoras de DNA foram
identificadas, e cada uma delas é reconhecida por uma ou mais proteínas reguladoras.
As proteínas que reconhecem seqüências especificas de DNA o fazem porque a
superfície da proteína ajusta-se perfeitamente na dupla hélice de DNA de maneira
seqüência-específica, e assim, diferentes proteínas irão reconhecer diferentes seqüências
de nucleotídeos. Na maioria dos casos, a proteína insere-se no sulco maior da dupla
hélice e realiza uma série de contatos moleculares com os pares de bases. A proteína
forma pontes de hidrogênio, ligações iônicas, e interações hidrofóbicas com as
extremidades das bases, usualmente sem romper as pontes de hidrogênio que une os
pares de bases. Embora cada contato individual seja fraco, os cerca de 20 contatos que
são geralmente formados na interface DNA-proteína atuam juntos para assegurar que a
interação seja altamente especifica e muito forte; de fato as interações DNA-proteínas
estão entre as mais firmes e específicas interações moleculares conhecidas em biologia.
Embora cada exemplo de reconhecimento proteína-DNA seja único em seus
detalhes, muitas das proteínas responsáveis pela regulação gênica contêm um dos vários
padrões estáveis de dobramento que formam os chamados motivos estruturais. Essas
regiões da proteína que se apresentam dobradas em motivos estruturais se ajustam ao
sulco maior da dupla hélice do DNA e formam associações estreitas com um curto trecho
de pares de bases.
A iniciação da transcrição gênica em eucariotos é um processo complexo
Os interruptores dos genes presentes em bactérias são exemplos vivos da
economia e simplicidade freqüentemente observada em biologia. Em eucariotos,
entretanto, um gene típico responde a muitos sinais diferentes, e sua regulação é,
conseqüentemente, mais complexa.
A polimerase do RNA de eucariotos necessita de fatores gerais de transcrição
Nos eucariotos, são várias as funções atribuídas aos fatores gerais de
transcrição no processo de início da transcrição pela polimerase II do RNA: posicionar
corretamente a polimerase no promotor, ajudar a separar as duas fitas da molécula de
DNA para permitir que a transcrição se inicie e liberar a polimerase do RNA do promotor
uma vez iniciada a transcrição.
O termo geral refere-se ao fato desses fatores associam-se a todos os promotores
transcritos pela polimerase II do RNA. Nesse aspecto, os fatores gerais de transcrição
diferem dos repressores e ativadores (descritos em bactérias no texto VI) que atuam em
genes ou operons específicos, e das proteínas reguladoras dos genes eucarióticos
(discutidas a seguir), que também atuam apenas em genes específicos.
A Figura 1 mostra um modelo de como os fatores gerais de transcrição associamse aos promotores utilizados pela polimerase II do RNA. O processo de montagem do
complexo de iniciação começa com a ligação do fator de transcrição TFIID a uma curta
seqüência de DNA dupla hélice composta por nucleotídeos T e A, conhecida como
12
seqüência TATA ou TATA box. Ao ligar-se ao DNA, o fator TFIID causa uma dramática
distorção local na molécula de DNA. Tal distorção funciona como um sinal para a
subseqüente montagem de outras proteínas no promotor. A seqüência TATA é um
componente presente em praticamente todos os promotores utilizados pela polimerase II
do RNA e localiza-se cerca de 25 nucleotídeos a montante (upstream) do sítio de início da
transcrição. Após a ligação do primeiro fator geral de transcrição ao DNA, outros fatores
também se ligam, juntamente com a polimerase II do RNA, para formar o complexo de
iniciação da transcrição.
Proteínas reguladoras controlam a distância a expressão de genes eucarióticos
As bactérias utilizam proteínas reguladoras (ativadoras e repressoras) para regular
a expressão de seus genes. As células dos eucariotos utilizam a mesma estratégia
básica. Embora seja necessária a presença conjunta dos fatores gerais de transcrição e
da polimerase do RNA para o início da transcrição in vitro (veja figura 1), dentro das
células essas proteínas sozinhas não conseguem iniciar a transcrição de modo eficiente.
Praticamente todos os promotores eucarióticos necessitam também de proteínas
ativadoras que auxiliam a associação dos fatores gerais de transcrição e da polimerase do
RNA.
Os sítios do DNA aos quais se ligam as proteínas ativadoras dos genes
eucarióticos foram denominados enhancers, desde que sua presença aumenta
dramaticamente a taxa de transcrição. Foi muito surpreendente para os biólogos quando,
em 1979, foi descoberto que essas proteínas ativadoras podiam se ligar a segmentos
muito distantes do promotor, a milhares de pares de bases. Além disso, esses ativadores
eucarióticos podem influenciar a transcrição quando se ligam a montante (upstream) ou a
jusante (dowstream) do gene. Como as seqüências enhancers e as proteínas ligadas a
elas funcionam a distâncias tão grandes? Como elas se comunicam com o promotor?
Vários modelos de “ação à distância” foram propostos, mas o mais simples deles
parece se aplicar para a maioria dos casos. O segmento de DNA compreendido entre o
enhancer e o promotor dobra-se permitindo que as proteínas ligadas ao enhancer fiquem
em contato ou com a polimerase do RNA ou com um dos fatores gerais de transcrição
ligados ao promotor (Figura 2). Desse modo, o segmento de DNA compreendido entre o
enhancer e o promotor DNA atuaria como uma estrutura de ligação que aproximaria a
proteína ligada ao enhancer, localizado a milhares de pares de bases, permitindo sua
interação com o complexo de proteínas ligadas ao promotor.
Em eucariotos, as proteínas reguladoras ligadas a seqüências reguladoras
distantes do promotor podem aumentar ou então diminuir a atividade da polimerase do
RNA ligada ao promotor. Uma das maneiras de ação de tais proteínas é influenciar a
montagem do complexo de iniciação. Proteínas ativadoras irão facilitar a montagem do
complexo enquanto repressoras impedem a montagem correta.
O empacotamento do DNA em nucleossomos no promotor pode afetar a iniciação
da transcrição
As proteínas da cromatina e o DNA são parceiros no controle das atividades do
material genético dentro da célula. O cromossomo é um complexo nucleoprotéico
intrincadamente enovelado e com muitos domínios (Figura 3), nos quais a estrutura da
cromatina local está estreitamente relacionada à manutenção de genes na configuração
ativa ou silenciada, e a outras atividades da célula tais como a replicação do DNA, o
emparelhamento e segregação dos cromossomos, e a manutenção da integridade do
telômero e centrômero.
Algumas regiões do genoma (heterocromatina, telômero e centrômero) estão
empacotadas com características estruturais especificas. Esse empacotamento diferencial
é definido por histonas modificadas, ou pela associação de proteínas adicionais não
histônicas, ou então por moléculas de RNA reguladoras, que surpreendentemente
também estão implicadas na organização da cromatina. Por exemplo, o X inativo dos
13
mamíferos está enriquecido por variantes de histonas como a macro H2A, quase três
vezes maior que a H2A. No centrômero dos vertebrados, uma das histonas do octâmero,
a H3, é substituída pela variante CENP-A. Esta por sua vez, forma um complexo com
outras proteínas do centrômero, influenciando assim o empacotamento da cromatina
centromérica.
Uma vez que os nucleossomos estão localizados ao longo do DNA em intervalos
regulares e com pouca especificidade, é provável que eles ocorram sobre regiões
promotoras. Tais nucleossomos podem ser deslocados quando a transcrição do gene é
ativada, embora ainda não seja completamente entendido como ocorre esse
deslocamento. Sabe-se, porém que a célula possui proteínas especializadas cuja função
é deslocar nucleossomos dos promotores e liberar o caminho para a montagem dos
fatores gerais de transcrição. Outra possibilidade é que, como um prelúdio para a
iniciação, as histonas nas vizinhanças do promotor sejam quimicamente modificadas, um
passo que desestabiliza os nucleossomos afetados.
Nucleossomos formados em seqüências reguladoras de DNA podem também
interferir com a expressão gênica bloqueando a ligação de proteínas. Entretanto, nem
sempre isso ocorre. Enquanto há evidencias de que algumas seqüências reguladoras são
mantidas expostas em regiões livres de nucleossomos, certas proteínas reguladoras
parecem capazes de ligarem-se às seqüências do DNA mesmo quando essas se
encontram incorporadas em nucleossomos, possivelmente desestabilizando e
desmontando parcialmente o nucleossomo nesse processo.
A célula tem várias estratégias para assegurar que o inicio da transcrição ocorra
num DNA empacotado em nucleossomos. Entretanto, também é claro que quanto mais
compacta for a forma da cromatina (aquela encontrada em cromossomos mitóticos,
cromossomos X inativos, e outras regiões da cromatina interfásica) mais resistente ela
será ao inicio da transcrição. Presumivelmente, isso ocorre porque as proteínas
reguladoras, os fatores gerais de transcrição, e a polimerase do RNA não podem ter
acesso ao DNA quando ele está tão densamente empacotado.
Genes eucarióticos são regulados por uma combinação de proteínas
Nos eucariotos, as seqüências que controlam a expressão de um gene podem se
espalhar por longos segmentos de DNA. Em animais e plantas não é raro encontrar
seqüências reguladoras localizadas a 50.000 pares de nucleotídeos, embora a maioria
desse DNA sirva apenas como “espaçador” e não seja reconhecido por proteínas
reguladoras do gene.
As proteínas reguladoras de genes não funcionam individualmente para ligar ou
desligar um gene. Enquanto essa idéia cabe para muitos ativadores e repressores de
bactérias, a maioria das proteínas que regulam os genes dos eucariotos funcionam como
parte de um comitê de proteínas reguladoras, todas necessárias para fazer com que o
gene se expresse na célula certa, em resposta às condições corretas, no tempo certo, e
com nível de expressão adequado.
O termo controle combinatorial refere-se ao modo como grupos de proteínas
trabalham juntas para determinar a expressão de um único gene. Como mostrado na
figura 4, muitas proteínas diferentes ligam-se a seqüências reguladoras para influenciar o
inicio da transcrição nos eucariotos. A maioria dos genes eucarióticos possui regiões
reguladoras contendo numerosos sítios para ambos os tipos de proteínas: com ação
ativadora e repressora.
Padrões estáveis de expressão gênica podem ser transmitidos para as células
filhas
Embora todas as células procarióticas e eucarióticas sejam capazes de ligar e desligar
genes, organismos multicelulares necessitam de mecanismos especiais de controle para
gerar e manter seus diferentes tipos de células. Uma vez que uma célula de um
organismo multicelular tenha se diferenciado em um tipo específico, ela geralmente irá
14
permanecer diferenciada, e se for capaz de dividir-se, toda a sua progênie será do mesmo
tipo celular. Algumas células altamente especializadas nunca se dividem após a
diferenciação, como por exemplo, células da musculatura esquelética e neurônios. Mas há
vários outros tipos de células diferenciadas, tais como fibroblastos, células da musculatura
lisa, e células do fígado (hepatócitos), que irão se dividir muitas vezes durante a vida do
organismo. Todos esses tipos celulares originam, quando se dividem, apenas células
como elas mesmas: células de musculatura lisa não originam células do fígado.
Isso significa que as mudanças na expressão gênica dão origem as células
diferenciadas devem ser lembradas e transmitidas para suas células filhas em todas as
divisões subseqüentes, ao contrário das mudanças temporárias na expressão gênica que
ocorrem nas células de procariotos e eucariotos. Por exemplo, nas células ilustradas na
figura 13, a produção de cada proteína reguladora, uma vez iniciada, deve ser perpetuada
nas células filhas em cada divisão celular. Como isso deve ocorrer?
Há várias maneiras de assegurar que as células filhas “lembrem” que tipos de
células espera-se que elas sejam. Uma das mais simples delas é por meio de uma alça
de feedback positivo, onde uma proteína reguladora chave ativa a transcrição do gene
que a codifica além de ligar genes específicos de outros tipos celulares (figura 5). Por
exemplo, a proteína reguladora MyoC funciona com esse tipo de feedback. Outra maneira
de manutenção do tipo celular é através da propagação fiel da estrutura da cromatina da
célula parental para a célula filha mesmo com um evento de replicação entre elas. Um
exemplo disto é o fenômeno da inativação do cromossomo X nos mamíferos. O evento de
inativação de um dos cromossomos X, o de origem paterna ou o de origem materna,
ocorre no início do desenvolvimento embrionário e, a partir daí, o mesmo cromossomo X é
inativado por muitas gerações seguidas. O mecanismo molecular por meio do qual o
estado da cromatina é transmitido não é ainda totalmente conhecido em detalhes
início da transcrição
RNA polimerase
Figura 1.Início da transcrição de um gene eucariótico
pela polimerase II do RNA. Para que a transcrição
possa se iniciar são necessários vários fatores gerais
de transcrição denominados, TFIIA, TFIIB e assim por
diante. (A) o promotor contém uma seqüência de DNA
denominada TATA Box, localizada a cerca de 25
nucleotídeos do sítio de início de transcrição. (B) O
fator TFIID reconhece a seqüência TATA, se liga a ela,
e permite a ligação do fator TFIIB. (C a E) os demais
fatores de transcrição e a polimerase ligam-se ao
promotor como em uma linha de montagem.
transcrição
15
Proteína ativadora
Início da transcrição
Ligação de fatores gerais de
Transcrição, polimerase do RNA,
mediadores, etc.
Início da transcrição
Figura 2. Modelo de ativação gênica à distância. Nesse exemplo, os fatores gerais de transcrição, os fatores
de transcrição e a polimerase do RNA por si só não se associam eficientemente ao promotor e uma proteína
reguladora ligada ao enhancer é necessária para estimular o processo de montagem do complexo de
iniciação.O dobramento do DNA permite o contato entre a proteína reguladora ligada ao enhancer e o
complexo de iniciação ligado ao promotor. No desenho, a linha interrompida indica a grande distancia que
geralmente existe entre o enhancer e o promotor.
DNA
Colar de
contas
Fibra
cromatínica de
30nm
A fibra se
organiza em
alças
Figura 3. Esquema de alguns dos níveis de
empacotamento da cromatina do cromossomo mitótico
altamente condensado. O nível deorganização melhor
compreendido é aquele em que o DNA nu associa-se
às histonas formando os nucelossomos. As estruturas
que correspondem aos níveis seguintes de
organização
são
mais
especulativas.
Segmento
condensado
Cromossomo
mitótico
Cada molécula de DNA foi empacotada em
cromossomos mitóticos que é 10.000 vezes
mais curto que o DNA entendido.
16
Seqüências reguladoras do gene
DNA espaçador
Fatores gerais de transcrição
Proteínas
Reguladoras
do gene
RNA polimerase
5’
Início da transcrição
Figura 4. Seqüências reguladoras de um gene eucariótico típico. O promotor é a seqüência de DNA onde a
polimerase do RNA e os fatores gerais de transcrição se ligam. As seqüências reguladoras do gene são
usadas como sítios de ligação de proteínas reguladoras cuja presença no DNA afetam a taxa de início de
transcrição. As seqüências reguladoras podem estar localizadas adjacentes ao promotor, muito longe dele na
direção 5’ (montante) ou, a 3’do gene (jusante).
III
II
I
Figura 5. Esquema do modo como uma alça de feedback positivo pode criar a memória celular. A proteína A
é uma proteína reguladora que ativa sua célula progenitora que experimentou um sinal transitório que deu
início à produção da proteína. (I) A proteína A não é normalmente produzida, pois ela é necessária para sua
própria transcrição. (II) sinal transiente liga o gene A, (III) O efeito do sinal transiente é lembrado em todas as
células descendentes.
17
SINALIZAÇÃO CELULAR
Adriana Ribeiro de Oliveira-Marques – adaptado de Alberts e col. 2004.
Os organismos multicelulares possuem um elaborado sistema de comunicação
celular. Tal sistema depende de:
1. moléculas-sinal extracelulares, produzidas por células para sinalizar células
vizinhas ou mais distantes
2. um elaborado sistema de proteínas que cada célula contem e que a habilita a
responder a um conjunto particular de sinais de modo célula-específico. Essas
proteínas incluem:
a. proteínas receptoras de superfície celular que se ligam a molécula sinal
b. uma variedade de proteínas sinalizadoras intracelulares que distribuem o
sinal para partes apropriadas da célula. Entre essas proteínas estão:
quinases, fosfatases, proteínas que se ligam a GTP e proteínas que
interagem com as anteriormente citadas.
c. no final de uma via de sinalização intracelular estão proteínas alvo, que são
alteradas quando a via está ativa e mudam o comportamento da célula.
Dependendo do efeito do sinal, essas proteínas alvo podem ser
reguladoras, canal de íons, componentes da via metabólica, partes do
citoesqueleto, etc
Princípios gerais da comunicação celular
Para facilitar a compreensão de como ocorre a sinalização celular vamos fazer
uma analogia com a transmissão de uma mensagem por telefone. Uma pessoa fala ao
telefone e sua voz é convertida num sinal elétrico. O sinal é amplicado e a mensagem é
carregada na forma de impulsos elétricos pelo fio do telefone. Na extremidade oposta o
sinal elétrico é convertido em onda sonora que é captada pelo ouvido e finalmente
expressada na forma de impulsos no encéfalo de quem a recebeu. Em passos sucessivos
ao longo dessa via de comunicação, formas diferentes de sinais são usadas para
representar a mesma informação: o ponto crítico na transmissão ocorre quando a
informação é convertida de uma forma em outra. Esse processo de conversão é chamado
transdução de sinal.
Os sinais que passam entre as células são mais simples que as mensagens
humanas: um tipo particular de molécula é produzido por uma célula – a célula
sinalizadora – e detectada por outra – a célula alvo – por meio de proteínas receptoras,
que reconhecem e respondem de modo especifico à molécula sinal. A proteína receptora
realiza o primeiro passo numa série de processos de transdução na extremidade final da
via de sinalização, na célula alvo, aonde o sinal extracelular que chega é convertido num
sinal intracelular que direciona o comportamento da célula. Os dois pontos chave dizem
respeito à recepção e a transdução do sinal. Quando os biólogos referem-se a sinalização
celular, são esses dois aspectos que eles geralmente tem em mente. A seguir serão
brevemente descritos os diferentes tipos de sinais que as células enviam umas para as
outras.
Sinais podem atuar em curta ou longa distância
As células num organismo multicelular usam centenas de tipos de moléculas
extracelulares para enviar sinais uma para as outras – proteínas, peptídeos, aminoácidos,
esteróides, derivados de ácidos graxos e até gases dissolvidos – mas há apenas uma
dezena de modos básicos de comunicação.
A maneira mais pública de se comunicar é transmitir o sinal pelo corpo todo
secretando na corrente sanguínea do organismo (Figura 1D). Moléculas sinais usadas
dessa maneira são chamadas hormônios, e em animais, as células que produzem
hormônios são chamadas células endócrinas.
18
Menos publico é o processo conhecido como sinalização parácrina. Nesse caso,
as moléculas sinal difundem localmente pelo meio extracelular, relembrando as células
nas vizinhanças da célula secretora: elas atuam como mediadores locais (Figura 1B).
Muitas das moléculas-sinal que mediam a inflamação nos locais de infecção ou
proliferação celular em cicatrização funcionam dessa maneira.
Um terceiro modo de comunicação é a sinalização neuronal. Assim como na
sinalização hormonal, mensagens são freqüentemente entregues em longas distancias;
na sinalização neuronal, entretanto, mensagens são liberadas em linhas privadas para
células individuais de modo muito rápido (Figura 1C). O axônio de um neurônio termina
em junções especializadas (sinapses) nas células alvo distantes do corpo celular
neuronal. Quando ativada por sinais do meio ou por outros nervos, o neurônio manda
impulsos elétricos ao longo do axônio com velocidade superior a 100 metros por segundo.
Chegando ao axônio terminal, os sinais elétricos intracelulares são convertidos em uma
forma química extracelular: cada impulso elétrico estimula o terminal a secretar um pulso
de um sinal químico chamado neurotransmissor. Neurotransmissores difundem através do
estreito gap (<100nm) entre a membrana do axônio terminal e a membrana da célula alvo
em menos que um mili-segundo.
Um quarto modo de comunicação é o célula a célula – o mais intimo e a curta
distancia de todos – não requer a liberação da molécula secretada. Ao contrário, as
células fazem contato direto por meio de moléculas sinalizadoras em suas membranas
plasmáticas. A mensagem é liberada pela ligação de uma molécula sinal ancorada na
membrana plasmática da célula sinalizadora para uma molécula receptora embebida na
membrana plasmática da célula alvo (Figura 1A) Enquanto um sinal neuronal é como uma
chamada telefônica, essa sinalização dependente de contato é como uma conversa frente
a frente.
Figura 1: Diferentes tipos de Sinalização. (A) dependente de contato, (B) parácrina, (C) sináptica, (D)
endócrina, (E) autócrina e (F) junção do tipo Gap (modificada de Alberts e col., 2004).
No desenvolvimento embrionário, por exemplo, a sinalização dependente de
contato tem um papel importante nos tecidos nos quais as células adjacentes, que são
inicialmente semelhantes, têm que se tornar especializadas de modos diferentes. Assim,
na linha de células que originam o tecido nervoso, células individuais têm que ser
indicadas para diferenciar-se como neurônios enquanto suas vizinhas permanecem não
19
neuronais. Os sinais que controlam esse processo são transmitidos via contato célulacelula: cada futuro neurônio inibe seu vizinho imediato de diferenciar-se também como
neurônio.
Cada célula responde a um número limitado de sinais.
Uma célula típica de um organismo multicelular esta exposta a centenas de sinais
diferentes de seu meio. Eles podem estar livres no fluido extracelular, ou ancorados na
matriz extracelular, ou ligado às superfícies de células vizinhas. A célula deve responder
de modo seletivo a esta mistura de sinais, desprezando alguns e reagindo a outros, de
acordo com a sua função especializada.
Se a célula vai reagir a uma molécula sinal depende, antes de qualquer coisa, dela
possuir um receptor para esse sinal. Sem um receptor, a célula será surda ao sinal e não
pode responder a ele. Produzindo apenas um numero limitado de receptores entre as
centenas possíveis, a célula restringe a gama de sinais que podem afeta-la. Mas esta
gama reduzida de sinais pode ainda ser usada para controlar o comportamento da célula
por meio de modo complexo. A complexidade pode ser de dois tipos.
Primeiro, um sinal, ligando a um tipo de proteína receptora, pode causar uma
multiplicidade de efeitos na célula alvo: forma, movimento, metabolismo, expressão
gênica – tudo pode ser alterado conjuntamente. O sinal de um receptor-de-superfície-dacélula é geralmente retransmitido para o interior da célula por um conjunto de outros
componentes intracelulares que produz efeitos amplos. Esse sistema de retransmissão e
os alvos intracelulares nos quais ele atua variam de um tipo de célula especializada para
outro, de modo que células diferentes respondem de modo diferente a um mesmo sinal.
Assim, quando uma célula do músculo cardíaco é exposta ao neurotransmissor
acetilcolina, ela diminui a freqüência de contrações, mas quando uma glândula salivar é
exposta ao mesmo sinal, ela secreta componentes da saliva (Figura 2).
Figura 2: Diferentes respostas induzidas pelo neurotransmissoraAcetilcolina. (A) célula muscular cardíaca, (B)
célula musculoesquelética e (C) célula de glândula salivar (modificada de Alberts e col., 2004).
O segundo tipo de complexidade existe porque numa célula típica uma coleção
completa de receptores diferentes – algumas dúzias deles. Esse número é suficiente para
tornar a célula simultaneamente sensível a muitos sinais extracelulares. Esses sinais,
atuando juntos, podem evocar respostas que são mais do que a soma dos efeitos que
cada sinal poderia causar separadamente. Os sistemas de retransmissão intracelulares
dos diferentes sinais interagem, de modo que a presença de um sinal modifica a resposta
de outro. Assim uma combinação de sinais pode simplesmente fazer com a célula
sobreviva; outra combinação pode dirigir a célula a uma via de especialização; outra pode
leva-la a dividir-se; e na ausência de qualquer sinal a célula pode ser programada para
morrer. Desse modo, um número relativamente pequeno de sinais pode ser usado em
diferentes combinações para fornecer controles sutis e complexos sobre o comportamento
da célula.
20
Receptores retransmitem sinais por meio de vias de sinalização intracelular
Antes de traçar com detalhes como uma molécula sinal particular controla o
comportamento da célula, é importante saber alguns princípios gerais.
A recepção de sinais começa no ponto onde um sinal originado fora da célula
encontra a molécula alvo pertencente à própria célula. Em quase todos os casos a
molécula alvo é uma proteína receptora, e ela é usualmente ativada por apenas um tipo
de sinal. A proteína receptora desempenha o passo primário de retransmissão: ela recebe
o sinal externo, e gera em resposta um novo sinal intracelular (Figura 3). Como regra,
esse é apenas o primeiro evento em uma cascata subseqüente de sinais intracelulares
nos processos de transdução do sinal. Neles, a mensagem é passada de um conjunto de
moléculas sinalizadoras intracelulares para outro, cada um deles produzindo por sua vez
o próximo sinal até que, por exemplo, uma enzima de uma via metabólica seja ativada, a
expressão de um gene ativada, ou o citoesqueleto entre em funcionamento. Esse efeito
final é a resposta da célula.
Essas cadeias de retransmissão, ou cascatas de sinalização, de moléculas
sinalizadoras intracelulares têm várias funções cruciais (Figura 3):
1. Elas transferem fisicamente o sinal de um ponto no qual ele foi recebido para a
maquinaria celular que irá responder, a qual está freqüentemente localizada em
alguma outra parte da célula.
2. Elas transformam o sinal numa forma molecular que é capaz de estimular uma
resposta
3. Na maioria dos casos, cascatas de sinais também amplificam o sinal recebido,
tornando-o mais forte, de modo que poucas moléculas sinais extracelulares são
suficientes para evocar uma grande resposta.
4. as cascatas de sinalização podem distribuir o sinal de modo a que ele influencie
vários processos em paralelo: em qualquer passo da via, o sinal pode divergir
(separar) e ser retransmitido para um número de diferentes alvos intracelulares,
criando ramos no fluxo de informação e evocando uma resposta complexa.
5. Por ultimo, cada passo nessa cascata de sinalização está aberto à interferência de
outros fatores, de modo que a transmissão do sinal pode ser modulada de acordo
com as condições que prevalecerem dentro ou fora da célula.
Vamos inicialmente considerar algumas das vias de sinalização mais simples
antes de considerar as cascatas mais longas que retransmitem sinais dos receptores
na membrana da célula nas células animais.
Algumas moléculas sinal podem cruzar a membrana plasmática
Moléculas sinal extracelulares em geral são de duas classes, correspondendo a
dois tipos fundamentalmente diferentes de tipos de receptores. A primeira e maior
classe de sinais consiste de moléculas que são muito grande ou muito hidrofílicas
para atravessarem a membrana plasmática da célula alvo. As proteínas receptoras
dessas moléculas sinais devem estar localizadas nas membranas das células alvo e
retransmitir a mensagem através da membrana (Figura 4A) A segunda, e menor
classe de sinais consiste de moléculas que são suficientemente pequenas e
hidrofóbicas para difundir pela membrana plasmática. Para essas moléculas sinal, os
receptores encontram-se no interior das células alvo e são geralmente ou proteínas
reguladoras de genes (discutidas no cap 8) ou enzimas. Elas são ativadas quando a
molécula sinal liga-se a elas (Figura 4B)
As moléculas sinal, hidrofóbicas, mais bem conhecidas são os hormônios
esteróides (inclusive cortisol, estradiol e testosterona) e o hormônio da tireóide
(tiroxina). Todas elas passam através da membrana plasmática da célula alvo e ligase a proteínas receptoras localizadas ou no citosol, ou no núcleo. Os receptores para
esses hormônios são proteínas reguladoras de genes que estão presentes na forma
inativa na célula não estimulada. Quando seu hormônio correspondente se liga, a
proteína receptora sofre uma grande mudança conformacional que possibilita que ela
21
se ligue a seqüências reguladoras correspondentes no DNA; ela pode então promover
ou a inibição ou a ativação da transcrição de um conjunto de genes. Há proteínas
receptoras diferentes para cada tipo de hormônio; cada receptor atua num conjunto
diferente de sítios reguladores e assim regula um conjunto diferente de genes.
O papel essencial dos receptores dos hormônios esteróides é evidenciado pela
dramática conseqüência de uma mutação, a que causa a falta de receptores de
testosterona em humanos. O hormônio masculino testosterona atua no feto e na
puberdade como um sinal para o desenvolvimento de sinais para o desenvolvimento
das características sexuais secundárias. Alguns raros indivíduos são geneticamente
machos (XY), mas não possuem o receptor de testosterona como resultado de uma
mutação no gene correspondente: eles produzem hormônio, mas suas células não
respondem a ele. A conseqüência é quem eles desenvolvem a aparência de
mulheres. Essa demonstração do papel chave dos receptores de hormônio da
testosterona mostra também que o receptor é necessário não em apenas um tipo de
célula para mediar um efeito, mas em muitos tipos de células produzindo uma gama
completa de características que distinguem os dois sexos.
Texto modificado de:
Alberts, B.; Johnson, A.; Lewis, J; Raff, M.; Roberts, K.; Walter, P. - tradução: Ana Beatriz Gorini da
Veiga e col. – Biologia Molecular da Célula - Capítulo 15: Comunicação Celular - 4ª
edição – Porto Alegre – Artmed, 2004
Figura 3: Diferentes tipos de proteínas de sinalização intracelular ao longo de uma rota de sinalização,
desde o receptor de superfície celular até o núcleo. Nesse exemplo, uma série de proteínas sinalizadoras
intracelulares conduz o sinal da molécula sinalizadora para dentro da célula, causando uma mudança na
expressão gênica (no DNA). O sinal é amplificado, convertido (transduzido) e distribuído ao longo da via
22
de sinalização. No final, essa transmissão de sinais ativa ou inativa proteínas-alvo que alteram o
comportamento celular, neste caso, a proteína-alvo é uma proteína reguladora de um gene.
Figura 4. A) Uma célula sinalizadora hidrofílica é incapaz de atravessar a membrana plasmática, por isso
ela se liga a receptores de superfície celular, os quais geram um ou mais sinais dentro da célula-alvo. B)
Algumas moléculas sinalizadoras são suficientemente pequenas e hidrofóbicas e conseguem atravessar
a membrana celular e se ligar a um receptor citoplasmático (presente do citoplasma) ou a um receptor
nuclear (presente no núcleo, como este exemplo) (Figura modificada de Alberts e col., 2004)
23
O BÁSICO SOBRE CÉLULAS-TRONCO
National Institutes of Health – Stem cells information - http://stemcells.nih.gov/info/basics/basics1.asp
Tradução e adaptação Eliana Maria Beluzzo Dessen
Nota sobre a nomenclatura Células-tronco: (A nova fronteira da Medicina. Organizador Marco
Antonio Zago e Dimas Tadeu Covas. Ed. Atheneu)
Apesar de estranha à língua portuguesa, a denominação “célula-tronco” foi
adotada neste livro porque se impôs nos últimos anos na imprensa e nos meios científicos
nacionais. Isso é apenas um reconhecimento dessa tendência por parte dos autores, não
uma manifestação explícita de apoio a essa escolha. O termo constitui uma tradução
literal do inglês “stem cell”. As línguas latinas têm expressões que descrevem melhor sua
função primordial: célula madre (castelhano), cellula staminale (italiano) e céllule souche
(francês). Em Portugal há uma forte tendência para utilizar as expressões célula-mãe ou
célula estaminal, que estariam mais de acordo com a índole de nossa língua.
CARACTERÍSTICAS DAS CÉLULAS-TRONCO
As células-tronco possuem três características gerais: (a) dividem-se dando origem
a células iguais a ela, (b) são indiferenciadas e (c) podem dar origem a células
especializadas ou diferenciadas.
Os cientistas estão tentando entender: (a) porque as células-tronco embrionárias
têm a capacidade de proliferar durante longos períodos, mais de um ano, em laboratório,
sem diferenciarem-se e (b) quais são os fatores nos organismos vivos que normalmente
regulam a proliferação e renovação dessas células. A elucidação dessas questões pode
esclarecer como a proliferação é regulada durante o desenvolvimento embrionário normal
e durante o processo de divisão celular alterado que leva ao câncer. Além disso, tais
informações permitiriam que os cientistas conseguissem cultivar células-tronco
embrionárias em laboratório com mais eficiência.
As células-tronco são indiferenciadas, pois não possuem nenhuma estrutura
tecido-específica que permita a realização de funções especializadas como, por exemplo,
produzir saliva, contrair-se ou transmitir impulsos nervosos.
As células-tronco são capazes de se renovar por longo período. Ao contrário de
células diferenciadas como musculares, sanguíneas ou nervosas, que não se dividem
mais, as células-tronco replicam-se muitas vezes. Uma população inicial de células-tronco
pode multiplicar-se em laboratório muitas vezes. Células com essa característica são ditas
auto-renováveis. Foram necessários mais de 20 anos de pesquisas para que se
aprendesse a cultivar células embrionárias sem que elas se diferenciassem
espontaneamente. Assim sendo, uma importante área de estudo com células-tronco é
entender os sinais, no organismo maduro, que mantém a população de células-tronco
proliferando e indiferenciadas até que elas sejam necessárias para reparar em tecido.
Essa informação é fundamental para que os cientistas possam cultivar grande número de
células indiferenciadas no laboratório para experimentação futura.
As células-tronco podem originar células especializadas. Quando células
indiferenciadas originam células especializadas, o processo é chamado diferenciação. O
entendimento dos sinais internos e externos da célula que desencadeiam a diferenciação
é ainda incipiente. Os sinais internos são controlados pelos genes, que são os portadores
das instruções para o funcionamento da célula. Os sinais externos para a diferenciação
incluem substancias químicas secretadas por outras células, contato físico com células
vizinhas e certas moléculas no microambiente celular.
Muitas questões sobre células-tronco permanecem sem resposta. Por exemplo, os
sinais internos e externos para a diferenciação são os mesmos para todas as células?
Existe um conjunto de sinais que pode ser identificado como indutores de diferenciação
para todos os tipos de células? Respostas a essas perguntas podem levar os
24
pesquisadores a encontrar novas maneiras de controlar a diferenciação de células-tronco
em laboratório, uma vez que o cultivo de células ou tecidos pode ser usado para
propósitos específicos inclusive terapia celular.
As células-tronco encontradas em organismos não embrionários, denominadas
células-tronco do adulto, normalmente dão origem aos tipos celulares dos tecidos nos
quais residem. Por exemplo, célula-tronco de medula óssea normalmente origina células
do sangue como hemácias, células brancas e plaquetas. Até recentemente se achava que
células hematopoéticas - células que dão origem às células do sangue – não fossem
capazes de gerar células de um tecido diferente, como células nervosas do cérebro.
Entretanto, muitos experimentos realizados nos últimos anos mostraram que célulastronco de um tecido podem originar células de um tecido diferente, um fenômeno
denominado plasticidade. Um exemplo de plasticidade é a origem de neurônios, de
células musculares cardíacas e de células produtoras de insulina a partir de células
hematopoéticas. Assim, a possibilidade de usar células-tronco de adulto para terapias
celulares tornou-se uma área de investigação muito ativa.
AS CÉLULAS-TRONCO EMBRIONÁRIAS
Estágios do desenvolvimento embrionário importantes para gerar células-tronco
embrionárias
As células tronco-embrionárias são derivadas de embriões. No caso da espécie
humana, os pesquisadores utilizam apenas células-tronco de embriões que foram obtidos
a partir de óvulos fertilizados in vitro e que foram doados para fins de pesquisa científica.
Os embriões dos quais as células-tronco humanas são derivados têm cerca de 4 a 5 dias
e estão no estágio de blastocisto. Os blastocistos têm três estruturas: o trofoblasto que é
uma camada de células que rodeia o blastocisto, a blastocele – cavidade no interior do
blastocisto e a massa interna de células, com aproximadamente 30 células, localizada
numa extremidade da blastocele.
Zona pelúcida
A
B
Massa interna
de células
Zona pelúcida em
degeneração
Cavidade
do
blastocisto
trofoblasto
C
D
Figura 3. Fases iniciais do desenvolvimento embrionário. A - Estágio de 8 células, B – Mórula, C –
início de blastocisto, D – blastocisto.
25
Cultivo de células-tronco embrionárias em laboratório
O cultivo de células-tronco em laboratório é chamado de cultura de células. As
células-tronco embrionárias são isoladas por transferência da massa interna de células
para uma placa de cultura contendo um meio nutritivo denominado meio de cultura. Nesse
meio as células se dividem e se distribuem pela superfície da placa. A superfície interna
da placa de cultura, geralmente, é recoberta com células epiteliais de camundongo que
foram tratadas para não se dividir. Essa camada de células é denominada feeder layer.
Ela fornece uma superfície aderente na qual as células-tronco podem se unir. Além disso,
a feeder layer libera nutrientes no meio de cultura. Recentemente, foram desenvolvidos
métodos de cultivo sem a camada de células de camundongos o que corresponde a um
grande avanço técnico, pois havia o risco de transmitir contaminantes (vírus e
macromoléculas) do camundongo para as células humanas.
Durante vários dias, as células da camada interna do embrião proliferam e
começam a superpopular a placa de cultura. Quando isso ocorre, o excesso de células é
transferido para outras placas de cultura contendo meio fresco. Esse processo de
replaquear as células é repetido muitas vezes, por muitos meses, é chamado de
subcultura. Cada ciclo de subcultura é denominado passagem. Após 6 meses, as 30
células originais da massa de células interna do blastocisto gerou milhões de célulastronco embrionárias. Tais células-tronco que proliferam em cultura por 6 meses sem se
diferenciar são pluripotentes e constituem uma linhagem de células-tronco embrionárias.
Uma vez estabelecidas as linhagens elas podem ser congeladas ou usadas
imediatamente em experimentos.
Testes de laboratório para identificar células-tronco embrionárias
Os testes para identificação das células-tronco embrionárias estão resumidos
abaixo:
• Cultivar as células em cultura para ver se permanecem indiferenciadas;
• Estudar os marcadores de superfície que são encontrados apenas em células
indiferenciadas;
• Verificar a presença da proteína Oct-4, um fator de transcrição que ajuda a ligar e
a desligar genes no tempo certo, um passo importante no processo de
diferenciação e desenvolvimento embrionário;
• Analisar os cromossomos para detectar se estão normais;
• Determinar se as células podem ser cultivadas após serem descongeladas;
• Testar se células são pluripotentes: (a) manipular as células para que se
diferenciem em diferentes tecidos; (b) permitir que elas se diferenciem
espontaneamente em cultura e (c) injetar as células em camundongos imunoreprimidos para testar a formação de teratoma, um tipo de tumor benigno. Os
teratomas contem uma mistura de células diferenciadas ou parcialmente
diferenciadas – uma indicação de que as células-tronco embrionárias são capazes
de se diferenciar em muitos tipos de células.
Estimulação de células-tronco embrionárias para diferenciar
As células-tronco são estimuladas para se diferenciar por meio do acréscimo de
diferentes substâncias, fatores de crescimento, ou hormônios ao meio de cultura.
CÉLULAS-TRONCO DO ADULTO
26
Célula-tronco do adulto é uma célula indiferenciada localizada entre as células
diferenciadas que compõem tecidos ou órgãos de um organismo. No organismo vivo, as
células-tronco do adulto têm a função de manter e reparar os tecidos nos quais elas se
encontram. Essas células são também chamadas células-tronco “adultas” ou célulastronco teciduais. A origem das células-tronco do adulto nos tecidos é desconhecida.
Nos últimos anos, células-tronco do adulto foram encontradas em um número
grande de tecidos. Esse fato levou os cientistas a se perguntarem se elas não poderiam
ser usadas em transplantes de células. Na realidade, as células-tronco da medula óssea
(hematopoiéticas), que dão origem às células do sangue, vem sendo usadas em
transplantes a cerca de 30 anos. Certos tipos de células-tronco do adulto têm a habilidade
de se diferenciarem num grande número de tipos celulares quando colocadas em
ambiente apropriado. Se a diferenciação dessas células puder ser controlada em
laboratório. Elas poderão vir a ser tornar a base para terapias de muitas doenças.
Onde são encontradas as células-tronco de adulto?
As células-tronco do adulto foram identificadas em muitos órgãos e tecidos. Um
ponto importante a ser entendido sobre essas células é que há um número muito pequeno
de células-tronco nos tecidos. Acredita-se que elas residam numa pequena área de cada
tecido onde elas permanecem quiescentes (não se dividindo) por muitos anos até que
sejam ativadas por doenças ou lesões. Os tecidos adultos nos quais células-tronco já
foram localizadas são: encéfalo, medula óssea, sangue periférico, vasos sanguíneos,
músculo esquelético, pele, fígado, polpa dos dentes, e tecido adiposo. É uma área de
pesquisa intensa e com freqüência novos tecidos entram para essa lista.
Cientistas do mundo inteiro estão tentando encontrar maneiras de crescer célulastronco do adulto em cultura e manipula-las para gerar tipos celulares específicos que
possam ser usados no tratamento de lesões de diferentes tipos. Alguns exemplos de
potenciais tratamentos incluem a substituição de células produtoras de dopamina no
cérebro de doentes de Parkinson, células produtoras de insulina para tratamento de
diabetes do tipo I e reparo do músculo cardíaco danificado por enfarto com células da
musculatura do coração.
O que se sabe sobre a diferenciação de células-tronco do adulto?
As células-tronco do adulto entram em vias de diferenciação para formar células
especializadas de diferentes tecidos nos quais elas residem (figura 4). Células-tronco do
adulto de alguns tecidos podem também exibir a habilidade de formar tipos celulares de
outros tecidos, um processo conhecido como plasticidade.
27
Figura 4. Diferenciação de células-tronco mesenquimais e hematopoiéticas
Num organismo vivo as células-tronco podem se dividir por um longo período e originar
células diferenciadas que têm formas, estruturas e funções especializadas daquele tecido.
A seguir são apresentados alguns exemplos de vias de diferenciação de célula-tronco do
adulto:
• Célula-tronco hematopoiética que origina todos os tipos de células do sangue:
hemácias, linfócitos B e T, células killer, neutrófilos, basófilos, eosinófilos,
monócitos, macrófagos e plaquetas (figura 4).
• Célula-tronco mesenquimais (estroma da medula óssea) origina uma variedade de
tipos de células: células do osso (osteócitos), células da cartilagem (condrócitos),
células adiposas, e outros tipos de tecido conectivo tais como os tendões,
• Células-tronco epiteliais do revestimento do trato digestório ocorrem em criptas
profundas e originam vários tipos de células: células absortivas, células de Paneth
e células enteroendócrinas,
• Células-tronco da camada basal da epiderme e na base do folículo do pêlo. As
células-tronco epidermais dão origem aos queratinócitos, que migram para a
superfície da pele e formam uma camada protetora. As células-tronco foliculares
originam o folículo do pêlo e epiderme.
Um grande número de experimentos sugere que certas células-tronco de adulto são
pluripotentes. Essa habilidade de diferenciar-se em múltiplos tipos celulares é chamada
plasticidade (ou transdiferenciação, por alguns autores). A lista seguinte apresenta
exemplos de plasticidade das células-tronco de adulto (figura 5):
• Células-tronco hematopoiéticas podem se diferenciar em três tipos principais
de células nervosas: neurônios, oligodendrócitos e astrócitos; células de
músculo cardíaco; células de fígado.
• Células-tronco estromais podem se diferenciar em: células de musculatura
cardíaca e esquelética
• Células-tronco de cérebro podem diferenciar em: células sanguíneas e células
de músculo esquelético.
28
Figura 5. -Plasticidade das células-tronco de adulto
Pesquisas estão tentando determinar os mecanismos que conferem plasticidade às
células-tronco de adulto. Se tais mecanismos forem identificados e controlados, as células
existentes em um tecido sadio podem ser induzidas a repopular e reparar um tecido
doente.
PERGUNTAS CHAVE SOBRE CÉLULAS-TRONCO DO ADULTO E CÉLULAS-TRONCO EMBRIONÁRIAs
Questões importantes sobre as células-tronco permanecem sem resposta. Entre elas
estão as que se seguem:
• Quantos tipos de células-tronco do adulto existem e em quais tecidos elas
existem?
• Quais são as fontes de células-tronco do adulto no corpo? Serão elas célulastronco “remanescentes” das células-tronco embrionárias, ou elas são originadas
de outro modo? Por que elas permanecem num estado indiferenciado quando as
células ao seu redor foram diferenciadas?
• As células-tronco do adulto exibem plasticidade normalmente, ou elas se
transdiferenciam apenas quando manipuladas pelos cientistas? Quais são os
sinais que regulam a proliferação e a diferenciação das células-tronco que exibem
plasticidade?
• É possível manipular células-tronco do adulto para aumentar sua proliferação de
modo a produzir células suficientes para um transplante?
• Existe um tipo de célula-tronco de adulto que tenha a capacidade de gerar as
células de todos os tecidos e órgãos?
• Quais os fatores que estimulam as células-tronco a migrarem para locais
lesionados ou danificados?
29
SEMELHANÇAS ENTRE CÉLULAS-TRONCO EMBRIONÁRIAS E CÉLULAS-TRONCO DO ADULTO
Tanto as células-tronco embrionárias humanas como as células-tronco do adulto
apresentam vantagens e desvantagens com relação ao seu potencial de uso em terapia
celular regenerativa. É claro que as células-tronco embrionárias são pluripotentes
enquanto as células-tronco do adulto são multipotentes. Assim sendo, as células-tronco
do adulto são geralmente limitadas a diferenciar nos tipos de células diferentes presentes
em seus tecidos ou órgãos. Entretanto, há evidencias de plasticidade, como comentado
acima, aumentando assim o número de tipos celulares que elas podem originar.
Grande número de células-tronco embrionárias pode ser obtido em cultura,
enquanto as células-tronco de adulto são raras nos tecidos e os métodos para expandir
seu número em cultura ainda não foram desenvolvidos. Essa é uma diferença importante,
pois um grande número de células é necessário para as terapias regenerativas.
Uma vantagem potencial do uso de células-tronco do adulto é que as células do
próprio paciente podem ser expandidas e reintroduzidas. Isso significa que não haverá
problemas de rejeição das células transplantadas.
As células-tronco embrionárias quando injetadas em um paciente podem causar
rejeição. Entretanto, ainda não foi determinado se células-tronco embrionárias humanas
podem causar algum tipo de rejeição.
POSSIBILIDADES DE UTILIZAÇÃO DE CÉLULAS-TRONCO HUMANAS E OS OBSTÁCULOS A SEREM
VENCIDOS PARA VIABILIZAR SEU USO EM TERAPIA
Há vários entraves de ordem técnica que precisam ser vencidos para que as
células-tronco possam passar a ser empregadas rotineiramente em terapia celular.
Um dos principais objetivos das pesquisas com células-tronco embrionárias
humanas é a identificação de como as células indiferenciadas tornam-se diferenciadas.
Os cientistas sabem ligar ou desligar determinados genes é um processo crucial. Algumas
das mais sérias condições médicas como câncer e defeitos congênitos são devidos a
anormalidades na divisão celular anormal e na diferenciação. Uma melhor compreensão
do controle genética e molecular desses processos pode dar informações sobre como tais
doenças ocorrem e sugerir novas estratégias para terapia. Os cientistas ainda não
compreendem completamente os sinais que ligam ou desligam genes na diferenciação
das células-tronco.
Uma potencial aplicação das células-tronco é a geração de órgão e tecidos para
substituir tecidos lesados e que atualmente só é possível a partir de doação de órgãos de
pessoas com morte cerebral.
Para realizar as promessas de uso, os cientistas devem ser capazes de reproduzir,
manipular e diferenciar as células em número suficiente para os transplantes. A seguinte
lista de passos precisa ser obtida:
• Proliferar extensivamente e gerar quantidades suficientes de tecido,
• Diferenciar as células no tipo celular desejado,
• Garantir a sobrevivência das células no corpo do transplantado, após o
transplante,
• Garantir a integração das células transplantadas no tecido do receptor,
• Garantir o correto funcionamento das células durante o período de vida do
transplantado,
• Evitar qualquer tipo de dano no transplantado, inclusive rejeição.
30
CLONAGEM
Mayana Zatz
A clonagem é um mecanismo comum de propagação da espécie em plantas ou
bactérias. Em humanos, os clones naturais são os gêmeos idênticos que se originam da
divisão de um mesmo óvulo fertilizado. A grande revolução da Dolly abriu caminho para a
possibilidade de clonagem humana ao demonstrar, pela primeira vez, que era possível
clonar um mamífero - isto é, produzir uma cópia geneticamente idêntica, a partir de uma
célula somática diferenciada. Para entendermos porque esta experiência foi
surpreendente precisamos recordar um pouco de embriologia.
Todos nós já fomos uma célula única, resultante da fusão de um óvulo e de um
espermatozóide. Esta primeira célula já tem no núcleo o DNA com toda a informação
genética necessária para o novo ser. No núcleo das nossas células, o DNA se organiza
em pares de cromossomos e apresenta-se muito condensado. Com exceção das células
sexuais — o óvulo e o espermatozóide, que têm 23 cromossomos —, em todas as outras
células do corpo humano há 46 cromossomos (23 pares) em seus núcleos. As células do
corpo, não sexuais, são as chamadas células somáticas.
A grande contribuição da clonagem da Dolly foi justamente a descoberta que uma
célula somática de mamífero, já diferenciada, poderia ser reprogramada ao estágio inicial
e voltar a ser totipotente. Os cientistas escoceses realizaram isso ao transferirem o núcleo
de uma célula somática da glândula mamária de uma ovelha para um óvulo enucleado —
quer dizer, de onde tinham retirado o núcleo. Surpreendentemente, o óvulo começou a
comportar-se como um óvulo recém-fecundado por um espermatozóide.
Clonagem reprodutiva
Para obtenção de um clone, o óvulo para o qual os cientistas transferiram o núcleo
da célula somática foi inserido no útero de uma outra ovelha. Se desejássemos fazer
clonagem humana reprodutiva, teríamos que retirar o núcleo de uma célula somática que,
teoricamente, poderia ser de qualquer tecido de uma criança ou adulto, inserir o núcleo
em um óvulo, e depois implantá-lo no útero de uma mulher, que funcionaria como barriga
de aluguel. Se o óvulo se desenvolvesse teríamos um novo ser com as mesmas
características físicas da criança ou adulto de quem foi retirada a célula somática. Seria
como um gêmeo idêntico nascido posteriormente (Figura 6).
Já sabemos que esse processo não é fácil. Dolly só nasceu depois de 276
tentativas fracassadas. Além disso, dentre os núcleos das 277 células da “mãe de Dolly“
inseridos em um óvulo sem núcleo, 90% não alcançaram nem o estágio de blastocisto. As
tentativas posteriores de clonar outros mamíferos, camundongos, porcos, bezerros, um
cavalo e um veado, também mostram eficiência muito baixa e uma proporção muito
grande de abortos e embriões malformados. Penta, a primeira bezerra brasileira clonada a
partir de uma célula somática adulta, em 2002, morreu com um pouco mais de um mês.
Ainda em 2002, foi anunciada a clonagem do “copycat”, o primeiro gato de estimação
clonado a partir de uma célula somática adulta. Para chegar a isso, foram utilizados 188
óvulos que geraram 87 embriões e apenas um animal vivo. Na realidade, experiências
recentes, com diferentes modelos animais, têm mostrado que a reprogramação da célula
somática para um estágio embrionário, indiferenciado, que originou Dolly, é extremamente
difícil.
Ian Wilmut, o cientista escocês famoso pela experiência que resultou no
nascimento de Dolly, afirma que praticamente todos os animais clonados nos últimos anos
a partir de células não-embrionárias estão com problemas (Rhind, 2003). Entre os
diferentes defeitos dos pouquíssimos animais que nasceram vivos após inúmeras
tentativas, observaram-se: placentas anormais, gigantismo em ovelhas, defeitos cardíacos
em porcos, problemas pulmonares em vacas, ovelhas e porcos, problemas imunológicos,
falha na produção de leucócitos, defeitos musculares em carneiros. De acordo com
31
Hochedlinger e Jaenisch (2003), os avanços recentes em clonagem reprodutiva permitem
quatro conclusões importantes:
• A maioria dos clones morre no início da gestação;
• os
animais
clonados têm
defeitos
e anormalidades
semelhantes
independentemente da célula doadora ou da espécie;
• essas anormalidades provavelmente ocorrem por falhas na reprogramação do
genoma das células somáticas;
• a eficiência da clonagem depende do estágio de diferenciação da célula doadora.
De fato, a clonagem reprodutiva a partir de células embrionárias têm mostrado uma
eficiência de 10 a 20 vezes maior, provavelmente porque os genes importantes no início
da embriogênese estão ainda ativos no genoma da célula doadora. (Hochedlinger e
Jaenisch, 2003).
Entre todos os mamíferos já clonados, é interessante notar que a eficiência é um
pouco maior em bezerros. Outro fato intrigante é não se ter notícias de macaco que tenha
sido clonado. Talvez por essa razão, a cientista inglesa Ann McLaren afirma que as falhas
na reprogramação do núcleo somático podem vir a se constituir em barreira intransponível
para a clonagem humana. Mesmo assim, pessoas como o médico italiano Antinori e a
seita dos raelianos defendem a clonagem humana, um procedimento que tem sido
proibido em todos os países. De fato, em 2003, as academias de ciências de 63 países,
inclusive a brasileira, formalizaram documento conjunto em que pedem o banimento da
clonagem reprodutiva humana. O fato é que a simples possibilidade de clonar humanos
suscita discussões éticas em todos os segmentos da sociedade: Por que clonar? Quem
deveria ser clonado? Quem iria decidir? Quem será o pai ou a mãe do clone? O que fazer
com os clones que nascerem defeituosos?
Na realidade o maior problema ético atual é o enorme risco biológico associado à
clonagem reprodutiva.
Apesar de todos estes argumentos contra a clonagem humana reprodutiva, as
experiências com animais clonados têm nos ensinado muito acerca do funcionamento
celular. Por outro lado, a tecnologia de transferência de núcleo para fins terapêuticos, a
chamada clonagem terapêutica, poderá ser extremamente útil para obtenção de célulastronco embrionárias.
A técnica de clonagem terapêutica para obtenção de células-tronco embrionárias
Se tivermos um óvulo humano cujo núcleo foi substituído por um núcleo de célula
somática e deixarmos que se divida no laboratório – não em um útero -, teríamos a
possibilidade teórica de obter blastocistos e usar suas células-tronco embrionárias
pluripotentes para formar diferentes células (Figura 7). Isso já foi feito em animais. Com
isso, abrir-se-iam perspectivas fantásticas para futuros tratamentos. Hoje, só se consegue
cultivar em laboratório células com as mesmas características do tecido de onde foram
retiradas ou transformá-las em poucos tipos celulares. É importante esclarecer que, na
clonagem para fins terapêuticos, os tecidos seriam produzidos apenas em laboratório.
Não se trata de clonar um feto até alguns meses dentro do útero para depois lhe retirar os
órgãos para transplante, como alguns acreditam.
32
Figura 6. Clonagem reprodutiva
.
Figura 7. Clonagem terapêutica
33
Aspectos éticos
As 63 academias de ciência do mundo que se posicionaram contra a clonagem
reprodutiva defendem as pesquisas com células embrionárias para fins terapêuticos. Em
relação aos que acham que a clonagem terapêutica pode abrir caminho para clonagem
reprodutiva, devemos lembrar que existe uma diferença fundamental entre os dois
procedimentos: a implantação ou não em um útero humano. Bastaria simplesmente proibir
a implantação no útero para conter os abusos!
A cultura de tecidos é uma prática comum em laboratório. É realizada a partir de
diversos tipos de células, sem dilemas éticos. No caso da clonagem terapêutica, a
diferença seria o início da cultura a partir de óvulos que permitiriam a produção de
qualquer tecido no laboratório. Ou seja: ao invés de poder produzir-se apenas um tipo de
tecido, já especializado, o uso de óvulos permitiria fabricar qualquer tipo de tecido. Em
relação ao risco de comércio de óvulos, esse risco seria o equivalente ao que ocorre hoje
com transplante de órgãos.
Em relação ao problema da destruição de “embriões humanos”, novamente
devemos lembrar que estamos falando de cultivar tecidos - ou, futuramente, órgãos -, a
partir de embriões e que esses nunca serão inseridos em um útero. Sabemos que 90%
dos embriões gerados em clínicas de fertilização e inseridos no útero de uma mulher não
geram vida. Além disso, um trabalho recente (Mitalipova et al., 2003) mostrou que células
obtidas de embriões de má qualidade, que não teriam potencial para gerar uma vida,
mantêm a capacidade de gerar linhagens de células-tronco embrionárias em laboratório e,
portanto, de gerar tecidos. Ao usar células-tronco embrionárias com potencial baixíssimo
de gerar indivíduos para regenerar tecidos em uma pessoa condenada por uma doença
letal, poderíamos interpretar que na realidade estamos criando vida. Isso é comparável ao
que se faz hoje em transplante quando se retira órgãos de uma pessoa com morte
cerebral (mas que poderia permanecer em vida artificialmente mantida por mais tempo).
É extremamente importante que as pessoas entendam a diferença entre clonagem
reprodutiva humana, clonagem terapêutica e terapia celular com células-tronco
embrionárias antes de tomar posição. Por outro lado, também não podemos acreditar que
as células-tronco vão curar todas as doenças humanas. As pesquisas que estão iniciando
agora serão fundamentais para responder a questões sobre o potencial das células-tronco
adultas em comparação com as embrionárias, que doenças poderão ser tratadas e quais
são os benefícios e riscos da terapia celular.
Situação brasileira
Com a aprovação pela Câmara dos Deputados da Lei de Biossegurança, no dia 2
de março de 2005, o Brasil entra na seleta lista de países do mundo em que os cientistas
podem realizar pesquisas com células-tronco embrionárias e trabalhar para encontrar
tratamentos para doenças genéticas até hoje incuráveis e para lesões físicas ainda
irreversíveis. Em alguns casos, as células-tronco embrionárias são a única esperança.
Os cientistas apostam muito nessas células embrionárias, pois elas são as únicas
capazes de produzir todos os 216 tecidos do nosso corpo. A esperança é que inúmeras
doenças, entre elas as neuromusculares, o diabetes, o mal de Parkinson e as lesões de
medula possam ser tratadas pela substituição ou correção de células ou tecidos
defeituosos. A terapia celular com células-tronco representa também um grande avanço
nas técnicas existentes hoje de transplante de órgãos. Se as pesquisas derem os
resultados esperados, deverá ser possível no futuro fabricar tecidos e órgãos em
quantidade suficiente para todos. Seria o fim das longas filas de transplante de órgãos. Do
mesmo modo que trocamos peças do nosso carro poderemos substituir ou corrigir a
função de órgãos com defeitos. Mas para chegar lá, ainda temos que pesquisar e estudar
muito.
34
As pesquisas com células-tronco do adulto, por sua vez, já foram iniciadas em
pacientes cardíacos e em outras doenças como esclerose múltipla, acidente vascular ou
diabetes, a maior pesquisa do mundo com pacientes cardíacos está sendo realizada no
Brasil com 1.200 pessoas. Mas essas células têm algumas limitações. Hoje, elas só
podem ser transformadas em células de alguns dos tecidos do corpo. Em especial, os
pesquisadores sabem como transformar as células-tronco do adulto em células dos
órgãos ou tecidos de onde foram retiradas: por exemplo, em células da medula óssea,
que produz os componentes básicos do sangue. A terapia com células-tronco do adulto
têm dado bons resultados no tratamento de leucemia. Nele, células-tronco do adulto da
medula óssea e mais recentemente do cordão umbilical e da placenta, são transplantadas
nos pacientes a partir de doadores compatíveis. Outra técnica utilizada ainda
experimentalmente é a de auto-transplante na qual as células-tronco são retiradas e
reinjetadas no paciente para o tratamento de lesões cardíacas e na recuperação do tecido
nervoso de pessoas que sofreram acidentes vasculares. Mas ninguém sabe ainda se o
tratamento é eficiente - por enquanto, é uma tentativa terapêutica experimental. A má
notícia é que o auto-transplante não pode resolver o problema dos mais de 5 milhões de
brasileiros portadores de doenças genéticas, pois o defeito está presente em todas as
suas células. Para essas pessoas talvez seja necessário o uso de células-tronco obtidas
de embriões.
Referências:
Hochedlinger K, Jaenish R (2003): Nuclear transplantation, embryonic stem cells and the potential
for cell therapy. N. Engl. Journal of Medicine 349:275-212
Mitalipova M, Calhoun J, Shin S, Wininger D et al. (2003): Human embryonic stem cells lines
derived from discarded embryos. Stem cells 21:521-526
Rhind SM, Taylor JE, De Sousa PA, King TUI, McGarry M, Wilmut I (2003): Human Cloning: can it
be made safe? Nature reviews 4:855-864
35
REPROGRAMAÇÃO CELULAR
Fernando Nodari
Ao longo do desenvolvimento de um embrião, suas células vão se comprometendo
e diferenciando, o que as tornam cada vez mais especializadas e cada vez menos
potentes. Esses processos de desenvolvimento e diferenciação celular são
acompanhados por modificações epigenéticas no DNA da célula. Essas modificações não
alteram a seqüência de bases do DNA, mas são transmitidas para as células filhas após a
mitose, e fazem com que genes específicos sejam expressos ou reprimidos. Como
conseqüência das modificações epigenéticas cada linhagem celular tem um conjunto
específico de genes expressos e reprimidos.
Aparentemente esse processo de diferenciação é irreversível, a não ser através de
modificações experimentais. Fazer com que uma célula diferenciada ou comprometida
volte alguns passos do caminho da diferenciação e se desdiferencie é chamado
reprogramação celular. Para que isso ocorra não basta apagar as modificações
epigenéticas de uma célula, é necessário, também, refazer as modificações morfológicas
e funcionais características de uma célula desdiferenciada.
Dois tipos de experimentos tentam entender a reprogramação celular: a)
experimentos de clonagem e b) experimentos que testam a plasticidade celular.
Experimentos de clonagem
Para realizar uma clonagem são necessárias duas células: um ovócito e uma
célula diferenciada como, por exemplo, uma célula diplóide da pele. A célula diferenciada
é induzida a se manter no estágio G0 (Fig. 8), seu núcleo é removido e implantado em um
ovócito previamente anucleado. Em seguida são aplicados dois estímulos: um deles
(choque elétrico, no caso de ovelhas, e meio de cultura com estrôncio, no caso de ratos)
induz a fusão do núcleo com o citoplasma do ovócito e o outro (estímulo químico) ativa o
ovócito. Tais estímulos provocam a reprogramação do núcleo, ou seja, ele se
desdiferencia e se o processo de reprogramação ocorrer de modo correto a célula tornase totipotente. O genoma dessa nova célula é idêntico ao da célula diferenciada, doadora
do núcleo. A eficiência da clonagem está diretamente relacionada ao estado de
diferenciação da célula doadora do núcleo.
O que diferencia os dois tipos de clonagem, reprodutiva ou terapêutica, é o destino
dado à nova célula. Na clonagem terapêutica, ela é induzida, em laboratório, a diferenciarse em um tipo celular especifico, tecido ou órgão a ser usado em terapia celular. Por
exemplo, um paciente portador de mal de Alzheimer poderia doar células diferenciadas de
pele para que, em laboratório, elas fossem diferenciadas em células do sistema nervoso e
em seguida fossem implantadas em seu cérebro. Esse tipo de terapia ainda não é
realizado atualmente.
Na clonagem reprodutiva, essa nova célula é implantada num útero de uma mãe
de aluguel para dar origem a um organismo com genoma idêntico ao do doador da célula
diferenciada. Há barreiras técnicas na clonagem reprodutiva. Uma delas é a ausência das
modificações epigenéticas desencadeadas pela maturação do ovócito e do
espermatozóide e pela fertilização do ovócito que preparam o genoma dos gametas para
o início correto do desenvolvimento embrionário. Em outras palavras, quanto mais
diferenciada for a célula doadora do núcleo, menor será a eficiência de clonagem.
Dependendo da qualidade do processo de reprogramação três resultados são
possíveis: 1. a ausência de reprogramação do genoma resulta na morte imediata do
embrião; 2. a reprogramação parcial permite a sobrevivência dos clones por um certo
período, porém resulta em fenótipos anormais e/ou letais em vários estágios do
desenvolvimento; 3. a ocorrência de reprogramação completa, resulta em animais
completamente normais. Os fenótipos de embriões clonados observados até hoje
sugerem que a reprogramação completa é a exceção. Para aumentar a porcentagem de
sucesso da clonagem reprodutiva é necessário tratar separadamente os dois genomas
36
parentais para induzir as modificações epigenéticas estabelecidas durante a
gametogênese. Atualmente, não é possível realizar tais modificações.
As dificuldades técnicas acima mencionadas nos levam a duas perguntas muito
distintas:
1. Falhas na reprogramação celular podem interferir na clonagem terapêutica? A
célula-tronco embrionária clonada para fins terapêuticos não precisa ter a habilidade de
refazer todo o desenvolvimento fetal e produzir um organismo completo, ela precisa,
apenas, ser capaz de produzir, em laboratório, um tipo celular, um tecido ou um órgão.
Assim sendo, as células cuja reprogramação não foi adequada são automaticamente
descartadas caso não conseguem seguir adiante o processo de diferenciação desejado.
2. Um embrião clonado é equivalente a um embrião fertilizado? No embrião
originado por clonagem o conteúdo genético é derivado de um único indivíduo e, assim
sendo, esse embrião é produto de tecnologia laboratorial e não de um evento natural. Por
essa razão, há pesquisadores que defendem o ponto de vista de que não há criação de
uma nova vida, mas sim apenas a propagação de uma vida existente, pois não ocorreu
meiose, troca genética ou concepção.
Experimentos que testam a plasticidade celular
Uma das possibilidades de testar a plasticidade de células é por meio da fusão de
células diferenciadas com células-tronco embrionárias. Nesse caso espera-se que fatores
presentes na célula-tronco embrionária induzam a desdiferenciação do núcleo
diferenciado.
Esse processo produz células com características de célula-tronco
embrionária, porém, tetraplóides (4n).
Em outra linha de pesquisa cultivam-se células diferenciadas em meio de cultura
apropriado para células-tronco embrionárias e adicionam-se alguns dos fatores de
transcrição responsáveis por manter uma célula-tronco indiferenciada. Esse procedimento
induz as células diferenciadas a desdiferenciar. Essas células são capazes de produzir
células das três camadas germinativas (ectoderma, mesoderma e endoderma), porém, de
forma desordenada e sem controle.
Em uma terceira linha de pesquisa tenta-se demonstrar que células-tronco adultas
presentes nos tecidos originados de um determinado folheto embrionário (ectoderma, por
exemplo), sob condições específicas de cultura ou através de implantação em diferentes
tecidos, seriam capazes de produzir células diferenciadas de um folheto embrionário
diferente, além do seu próprio, Ou seja, elas passariam de pluripotentes a multipotentes.
Todas as pesquisas citadas nos itens “a” e “b” tentam entender quais são os
fatores envolvidos no processo de desdiferenciação e como eles atuam, ou seja, tentam
compreender como modificações epigenéticas no DNA são feitas e desfeitas. Com isso,
será possível produzir células-tronco pluripotentes ou totipotentes a partir de células que
podem ser encontradas no organismo adulto e utilizar essas células desdiferenciadas nas
terapias em vez das polêmicas células tronco embrionárias. Porém, muitos cientistas
dizem que ainda não há evidências de que as células-tronco adultas possam ser tão
versáteis quanto as embrionárias.
Apesar dos cientistas já terem conseguido clonar algumas espécies de animais
(exemplo, ovelhas, ratos e vacas) e já terem conseguido produzir células desdiferenciadas
em laboratório, os mecanismos moleculares responsáveis pelo processo de
desdiferenciação ainda são desconhecidos.Há indicações de que RNAs mensageiros e/ou
proteínas citoplasmáticas (ex.: fatores de transcrição) exerçam um papel importante na
reprogramação do núcleo celular.
Há, porém, muitas dificuldades de ordem técnica nesses tipos de experimentos,
com isso, são necessárias análises cuidadosas dos resultados, por exemplo, atualmente
são exigidas evidências de desdiferenciação (expressão de genes relacionados a
pluripotência, repressão da expressão de genes característicos de uma célula
diferenciada, capacidade de auto-renovação e plasticidade) para comprová-la. Isso faz
com que os resultados surjam lentamente, porém, de forma confiável.
37
Até o momento essas pesquisas produziram muitos resultados promissores,
porém, ainda serão necessários muitos anos para que consigamos entender como
podemos reprogramar uma célula e mudar seu destino.
Figura 8: Fases do ciclo de vida celular.
38
CÉLULAS-TRONCO:
PROGRESSOS CIENTÍFICOS E O FUTURO DAS PESQUISAS
Silvio Higa
O que se sabe a respeito de células-tronco embrionárias (pluripotentes)?
• São obtidas de blastocisto pré-implantacionais, cerca de 5 dias após a fertilização.
• Já é possível cultivar estas células in vitro por mais de dois anos sem que haja
diferenciação.
• O gene da enzima telomerase está ativo o que possibilita a manutenção de longos
telômeros, isto garante a capacidade de replicação por muitas gerações.
• Não possuem cromatina sexual, ou seja, ainda não ocorreu a inativação de um
dos cromossomos X.
O que se sabe a respeito de células-tronco adultas?
• Podem ser encontradas no cérebro, medulas ósseas, sangue periférico, músculos
esqueléticos, tecido adiposo, tecido epitelial da pele e do tubo digestório, córnea,
polpa dentária, retina, fígado e pâncreas. Portanto, são encontradas em tecidos
que tem origem a partir dos três folhetos embrionários (ectoderma, mesoderma e
endoderma).
• Não há evidencias de que sejam pluripotentes.
• São raras. Geralmente são difíceis de serem identificadas, isoladas e purificadas.
Estima-se que na medula óssea apenas 1 em cada 10.000 ou 15.000 células seja
uma célula-tronco.
• O método usado para identificá-las depende da determinação dos marcadores de
superfície celular e observação de padrões de diferenciação em meios de cultura.
• Não proliferarem in vitro, por um longo período de tempo, como o fazem in vivo.
• A melhor estudada até hoje é a proveniente da medula óssea: célula-tronco
hematopoiética que possui capacidade restrita de proliferar e de se manter
indiferenciada em meio de cultura. Estes são os dois principais fatores que limitam
seu uso em pesquisas e transplantes.
• Parece não haver diferenças qualitativas entre células-tronco adultas obtidas de
medula óssea, cordão umbilical e sangue periférico.
• Algumas parecem possuir plasticidade, ou seja, capacidade de se diferenciar em
células de outro tecido diferente daquele do qual se originou. Por exemplo, já foi
demonstrado em humanos e ratos: células-tronco da medula óssea deram origem
a neurônios, oligodentrócitos e astrócitos.
• Já foi demonstrado em ratos que uma única célula-tronco hematopoiética é capaz
de reconstituir toda a medula óssea após a mesma ter sido destruída por radiação.
• É difícil - se não impossível - distinguir células-tronco adultas de células
progenitoras (célula-tronco  progenitora  especializada).
Comparação entre células-tronco embrionárias e adultas
O que elas têm em comum?
• Possuem capacidade de auto-renovação e de dar origem a células especializadas.
• Os cientistas usam técnicas similares para marcar e monitorar a expressão de
certos genes afim de identificá-las.
• São capazes de proliferar e de se especializar quando transplantadas para
animais cujo sistema imunológico foi suprimido.
O que elas têm de diferente?
• A principal diferença está na origem, os cientistas acreditam que as embrionárias
existam apenas nos embriões e que as adultas estão presentes em diversos tipos
de tecidos do corpo humano.
39
•
•
•
As embrionárias são pluripotentes, ou seja, podem dar origem a tecidos
provenientes dos três folhetos germinativos (ectoderma, mesoderma e
endoderme). Ainda não se sabe se as adultas possuem a mesma capacidade.
Em laboratório, as embrionárias podem se multiplicar por muitas gerações sem
que haja diferenciação; já as adultas, sofrem diferenciação.
As embrionárias, quando injetadas em cobaia cujo sistema imunológico foi
suprimido, geram teratomas (mistura de diferentes tipos celulares). O mesmo
resultado não é observado com as adultas.
Quais são as perguntas que ainda precisam ser respondidas a respeito de célulastronco?
• Existe uma céula-tronco universal? Ou seja, existe uma célula-tronco (talvez
circulando no sangue) que possa gerar células de quaisquer órgãos ou tecidos?
• Quais são as origens das células-tronco no adulto? Elas são "sobras" de célulastronco embrionárias ou elas surgem de alguma outra forma? E se a última
alternativa for a verdadeira - como parece ser - exatamente como elas surgem e
como elas permanecem em um estado indiferenciado enquanto todas as células
ao seu redor se encontram diferenciadas?
• Quantos tipos de células-tronco adultas existem e em quais tecidos?
• Células-tronco adultas podem proliferar em meio de cultura até que seja obtida a
quantidade necessária para transplante?
• Quais as evidências de que células especializadas geradas a partir de transplantes
de células-tronco possam substituir células de tecidos lesados ou danificados?
• A plasticidade apresentada por células-tronco adultas in vitro também ocorre in
vivo? Quais são os sinais que regulam a proliferação e diferenciação das célulastronco que apresentam plasticidade?
• Quais são os fatores responsáveis pela migração das células-tronco até os tecidos
danificados?
• Quais são os controles intrínsecos que fazem uma célula-tronco se diferenciar em
determinado tipo celular ao invés de outro?
• Quais os mecanismos que permitem as células-tronco embrionárias proliferarem in
vitro sem que haja diferenciação?
• A partir do conhecimento dos mecanismos que regulam a especialização de
células-tronco embrionárias poderão os cientistas a controlar o mesmo processo
em células-tronco adultas?
• Culturas de células-tronco embrionárias são de fato homogêneas e indiferenciadas
ou elas apenas parecem ser?
• Toda célula-tronco pluripotente passa pelo estágio de célula-progenitora enquanto
se especializa? Em caso afirmativo, a célula progenitora poderia ser usada para
transplante?
• Qual o estágio de diferenciação da célula-tronco é o melhor para o transplante? O
mesmo estágio é o melhor para qualquer tipo de transplante ou varia de caso para
caso?
• Qual o melhor estágio de diferenciação de uma célula-tronco para se testar drogas
e toxinas?
Potenciais usos das células-tronco embrionárias
• Transplante para repor ou restaurar tecidos que foram danificados por doenças ou
acidentes. Exemplos: lesões na medula espinhal, problemas cardíacos, mal de
Parkinson's, diabetes, distrofia muscular Duchenne, câncer, entre outras.
• Através das técnicas de transferência nuclear poderiam ser reprogramadas para
ficarem idênticas às células do receptor, evitando, assim, a rejeição.
40
•
•
•
Usadas no estudo do desenvolvimento do embrião, melhorando a compreensão
das causas de abortos espontâneos.
Meio para testar novas drogas terapêuticas. Atualmente são usadas cobaias e
seres humanos voluntários.
No desenvolvimento de novas técnicas de engenharia genética que modificam ou
introduzem novos genes obtendo, assim, as proteínas desejadas.
Principais etapas para o desenvolvimento de terapias de transplante de células–
tronco humanas
Célula-tronco humana
Estabelecimento de uma cultura pura de uma célula específica
(exemplo: células do pâncreas que produzem insulina)
Teste fisiológico
(exemplo: testar in vitro a insulina produzida)
Demonstração de
eficiência em roedores e
em macacos Rhesus
Evolução da integração
com o tecido
hospedeiro
Demonstração de
segurança em
Teste em
humanos
macacos
Rhesus:
não forma tumores
e não transmite
agentes
infecciosos
Testes de
metodologia para
prevenção de
rejeição: drogas
imunosupressoras;
induzir as célulastronco a expressarem
os genes MHC do
receptor;
estabelecimento de
uma quimera
hematopoiética
i
l i
t
Teste em humanos
Fonte de consulta:
Stem Cells: Scientific Progress and Future Research Directions
http://www.stemcells.nih.gov/index.asp
41
TERAPIA CELULAR - O USO DE CÉLULAS-TRONCO NO TRATAMENTO DE
DOENÇAS: ETAPAS E QUESTÕES GERADAS
Antes que um novo procedimento de terapia comece a ser utilizado no tratamento
de doentes são necessários os seguintes requisitos:
• uma idéia que possa ser testada com base em experimentos científicos – no
caso da terapia celular, a idéia é usar células-tronco para reparar ou substituir
tecidos ou órgãos danificados.
• Pesquisas e testes em laboratório – geralmente, os experimentos preliminares
são feitos em placas de cultura com células humanas e de outros animais. Essa
etapa inclui o desenvolvimento de diferentes linhagens de células-tronco em
laboratório, a verificação da eficácia que cada tipo celular apresenta no reparo de
diversos tecidos, etc.
• Estabelecimento de um modelo experimental que simula o modo de
utilização em seres humanos - modelos de terapia mais refinados são testados
em modelos animais. Os resultados devem ser reprodutíveis e a segurança de sua
aplicação deve ser provada.
Para cada nova aplicação da técnica de terapia celular devem ser considerados:
• Quais são os benefícios?
• Quais são os riscos?
• Quem será beneficiado? Há potenciais riscos na aplicação?
• O que significa para mim? Para minha família? Para meus conhecidos?
• Por que outras pessoas podem ter opiniões diferentes das minhas?
Há três tipos de questões que devem ser consideradas quando nós pensamos em
clonagem terapêutica:
• Questões éticas são aquelas que nos convidam a pensar sobre as
potenciais conseqüências originadas por um determinado procedimento ou
pelo emprego de alguma metodologia.
• Questões legais – tanto o público como as pessoas que fazem as leis
precisam da ajuda dos cientistas para entender a técnica, seu significado e
como o seu emprego deve ser regulamentado pelo governo.
• Questões sociais – dizem respeito ao impacto da aplicação da técnica na
sociedade.
Link para o vídeo Globo News
http://www.video.google.com/videoplay?docid=8414495255301311833
42
A POLÊMICA DAS CÉLULAS-TRONCO EMBRIONÁRIAS
Trechos do livro Clonagem da ovelha Dolly às células-tronco
a
Lygia da Veiga Pereira. Editora Moderna, 2 edição, reformulada, páginas 77 a 88, 2005
Apesar de tão promissoras como forma de terapia, as células-tronco embrionárias
foram centro de enorme polêmica nos Estados Unidos, onde em 2001 foi proibido o
desenvolvimento de novas linhagens dessas células utilizando-se verba do governo
federal. Aqui no Brasil, até 2004, as pesquisas com embriões humanos não eram
permitidas. Nesse ano foi criado um projeto de Lei de Biossegurança que proibia “o uso
de embriões humanos como material biológico disponível”, impedindo o desenvolvimento
das pesquisas com células-tronco embrionárias no país. Esse projeto de Lei foi muito
criticado por várias instituições científicas, incluindo a Academia Brasileira de Ciências, a
Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC) e a Fundação de Amparo à
Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), o que levou à criação no Senado Federal de
uma emenda que permitiria o uso para a pesquisa de embriões congelados a mais de três
anos. Depois de muita discussão envolvendo a sociedade, cientistas, grupos religiosos e
associações de docentes, em março de 2005 esse projeto de Lei foi aprovado na Câmara
dos Deputados e sancionado pelo presidente da república Luís Inácio Lula da Silva. A
partir desse momento, ficou permitida no Brasil pesquisa com embriões humanos
congelados a mais de três anos para extração de células-tronco embrionárias, mas a
clonagem terapêutica foi proibida.
Mas por que tanta polêmica em torno das células-tronco embrionárias? O grande
problema é que essas células são extraídas de embriões humanos, produzidos por
clonagem terapêutica ou aqueles excedentes de processos de fertilização in vitro. Durante
um ciclo de fertilização invitro são gerados de 5 a 8 embriões. Desses, 2 ou 3 são
transferidos para o útero da mulher. Os embriões restantes devem ser congelados para
serem utilizados em uma futura tentativa de gravidez. Porém, muitas vezes o casal não
quer mais engravidar, e esses embriões ficam “esquecidos” nos congeladores. Com o
passar do tempo, a capacidade dos embriões congelados darem origem a um bebê vai
diminuindo. São justamente esses embriões que são destruídos para se extrair as célulastronco embrionárias.Para algumas pessoas isso equivale a matar uma pessoa e por isso é
inaceitável.
Essa é uma questão delicada, que envolve aspectos legais, éticos, culturais e
religiosos. Vale lembrar que estamos falando de um embrião de cinco dias, basicamente
um conglomerado amorfo de células. Um embrião gerado no ventre de uma mulher nesse
estágio do desenvolvimento possui somente 20% de chance de se implantar e se
desenvolver em um bebê. Se isso já caracteriza uma vida ou não, não sei, mas é
importante fazer uma distinção entre embrião e um aborto de um feto de 3-4 meses. Pela
cultura judaica, por exemplo, a vida começa depois de o embrião se implantar no útero
materno, e dessa forma não há nenhum problema em utilizar esses embriões para
produzir células-tronco embrionárias. A definição de vida é muito complexa, mas uma
coisa eu posso garantir: aquele embrião excedente trará muito mais benefícios à vida de
pessoas já vivas na forma de células-tronco embrionárias do que no fundo de uma lata de
lixo, onde é descartado nas clínicas de reprodução assistida, ou esquecido em um
congelador, caso o casal não queira ter mais filhos.
Outro argumento contra o uso de células-tronco embrionárias é o medo de que
seja criado um “comércio de embriões”. Seguindo essa mesma argumentação, não
deveríamos permitir transfusões de sangue nem doações de órgãos, pois também poderia
ser criado comércio deles. Com uma legislação séria e vigilância, evitamos o comércio de
sangue ou órgãos, permitindo que milhões de vidas sejam salvas com transplantes. Da
mesma forma, precisamos discutir a melhor forma de trabalharmos com as células-tronco
embrionárias sem ferir direitos nem deveres, mas proporcionando à humanidade uma
nova e revolucionária forma de terapia para inúmeras enfermidades.
43
A questão do uso de embriões humanos para a pesquisa é polêmica em todo o
mundo, e cada país tem sua própria forma de legislar sobre o assunto. Até 2005, o Reino
Unido tinha uma legislação mais liberal, permitindo a pesquisa com embriões humanos
gerados especificamente para a extração de células-tronco embrionárias, e também a
clonagem terapêutica. Porém, antes de começarem as pesquisas, os grupos interessados
devem submeter seus projetos a um órgão federal que fornece licença para estes
estudos. Bélgica, Japão, Coréia do Sul também permitem a pesquisa com células-tronco
embrionárias e a clonagem terapêutica.
Já na França e no Canadá, a clonagem terapêutica é proibida, e pode-se utilizar
para pesquisa somente embriões excedentes de clínicas de fertilização. Nos Estados
Unidos, as pesquisas com células-tronco embrionárias, incluindo a clonagem terapêutica,
são liberadas somente com o uso de dinheiro da iniciativa privada – dinheiro do governo
federal não pode ser utilizado nessas pesquisa, o que limita em muito a capacidade da
comunidade científica norte-americana de realizar trabalhos nessa área.
O impacto da aprovação das pesquisas com embriões humanos no Brasil foi
discutido no artigo publicado no jornal o Estado de São Paulo.
Esperança por um fio
“Dra.Lygia, com a aprovação do Projeto de Lei de Biossegurança pela Câmara dos
Deputados, quantos pacientes sairão das filas de transplantes?” Gelei com a pergunta
feita em entrevista ao vivo, no dia seguinte da aprovação do uso de embriões humanos
para a extração de células-tronco embrionárias. Ela sintetiza toda a expectativa que a luta
por essa aprovação gerou no último ano. Respirei fundo e respondi: “Nenhum...”. Nenhum
hoje, nenhum até mesmo nos próximos anos. Mas quem sabe muitos no longo prazo,
agora que podemos trabalhar com células-tronco embrionárias humanas no Brasil. Talvez
um certo sensacionalismo faça parte do jogo, e tenha sido importante para mobilizar a
sociedade e os parlamentares e levar à aprovação do Projeto de Lei de Biossegurança.
Mas agora que a poeira baixou, quais são as reais possibilidades das células-tronco
embrionárias?
As células-tronco embrionárias são o tipo mais versátil de células-tronco até hoje
identificadas em mamíferos. Enquanto as células-tronco derivadas da medula óssea ou do
sangue de cordão umbilical conseguem se transformar em somente alguns tecidos, as
células-tronco embrionárias possuem a formidável capacidade de dar origem a todos os
tecidos do corpo. Estas células não são uma novidade da ciência – desde a década de
1980 faz-se pesquisas com células-tronco embrionárias de camundongos. Trabalhando
com eles, descobrimos como multiplica-las e transforma-las no laboratório em células da
medula óssea, do músculo cardíaco, em neurônios, entre outras. E mais: quando
transplantadas em animais doentes, estas células derivadas das células-tronco
embrionárias foram capazes de aliviar os sintomas de diversas doenças, desde leucemia
e doença de Parkinson até paralisia causada por trauma da medula espinhal (daí o
entusiasmo do Super-Homem Christopher Reeve em relação a essas células).
Em 1998 surgiram as primeiras linhagens de células-tronco embrionárias
humanas, e junto com elas a enorme expectativa de seu uso terapêutico. Porém, antes de
começarmos testes clínicos injetando células-tronco embrionárias em seres humanos,
temos algumas questões fundamentais que devem ser resolvidas.
A primeira diz respeito à segurança dessas células. Quando injetadas em seu
estado nativo em camundongos, as células-tronco embrionárias podem formar teratomas.
Assim se injetarmos essas células nos pacientes (seja ele um camundongo ou uma
pessoa) temos que primeiro induzi-las no laboratório a se transformar no tipo celular que
nos interessa. Caso contrário, no organismo elas se multiplicam e podem se diferenciar
descontroladamente formando tumores.
Uma segunda questão importantíssima diz respeito à compatibilidade entre as
células-tronco embrionárias e o paciente. Ora, em qualquer transplante é necessário
44
existir uma compatibilidade entre doador e receptor para que o órgão não seja rejeitado. O
mesmo deve acontecer com um transplante de células-tronco embrionárias. Como
garantir que teremos células-tronco embrionárias compatíveis com todos os pacientes?
Uma forma seria criar um banco dessas células, cada uma derivada de um embrião
diferente, e torcer para encontrar uma compatível com o paciente. Porém, nossa
experiência com bancos de medula óssea demonstrou que isso é extremamente difícil de
se conseguir.
Uma alternativa seria então criar células-tronco embrionárias “sob medida”, ou
seja, geneticamente idênticas ao paciente. Com as técnicas de clonagem, podemos criar
um embrião clonado do paciente, e dele extrair as células-tronco embrionárias. Estas
poderiam gerar tecidos 100% compatíveis com o paciente. Essa técnica chama-se
clonagem terapêutica, e foi realizada pela primeira vez em seres humanos na Coréia no
início de 2004.
É importante ressaltar que, apesar da clonagem terapêutica resolver a questão da
compatibilidade das células-tronco embrionárias, infelizmente ela não poderia ser usada
em indivíduos com doenças genéticas. As células-tronco embrionárias geradas a partir
das células destes pacientes também carregariam a doença, e por isso não seriam
capazes de gerar tecidos sadios para transplante. Assim, para o tratamento de doenças
genéticas com células-tronco – sejam embrionárias, da medula ou do sangue do cordão -,
a melhor alternativa é conseguir um doador aparentado, que tem maior chance de ser
compatível com o paciente.
E no Brasil, como andam as pesquisas com células-tronco embrionárias? Em
1999, com o financiamento da Fapesp, nosso grupo estabeleceu as primeiras linhagens
de células-tronco embrionárias de camundongo totalmente “made in Brazil”, implantando a
tecnologia no país e a disponibilizando para outros grupos de pesquisa. Atualmente, pelo
menos cinco grupos trabalham com essas células, estudando sua capacidade de
transformação em diferentes tecidos, e já estão capacitados a trabalhar com as célulastronco embrionárias humanas – só dependiam da aprovação da lei de Biossegurança.
Provavelmente com toda a discussão em torno destas células, outros grupos de pesquisa
se interessarão por trabalhar com elas. Para que estas pesquisas avancem no país, será
fundamental um financiamento consistente por parte dos governos estaduais e do
governo federal.
Quanto à clonagem terapêutica, a colaboração entre grupos que fazem clonagem
animal e aqueles que trabalham com células-tronco embrionárias poderia tornar esta
prática uma realidade no país. Porém, como resultado das negociações envolvidas na
aprovação do Projeto de Lei de Biossegurança, este proíbe a clonagem terapêutica. Não
tem problema, a conquista do direito de utilizar embriões congelados para pesquisa foi um
primeiro e importantíssimo passo – quem sabe em uma segunda rodada a clonagem
terapêutica possa ser renegociada?
E enquanto não podemos utiliza-las como agente terapêutico temos muito a
aprender com as embrionárias. Ao desvendarmos os mecanismos envolvidos em sua
capacidade de se transformar em qualquer tipo de célula, aprendemos sobre a biologia do
ser humano – esses conhecimentos básicos terão ao longo prazo grandes benefícios à
saúde humana.
Em conclusão, o uso terapêutico das células-tronco embrionárias ainda está longe
de se tornar uma realidade, tanto no Brasil quanto no mundo. Porém, para que exista
alguma chance de isso um dia acontecer, precisamos pesquisar – e foi este direito que
adquirimos esta semana, passando de meros observadores do desenvolvimento de uma
área promissora da medicina para jogadores muito competitivos. Afinal de contas, as
pesquisas com células-tronco embrionárias de medula e de cordão umbilical no Brasil são
motivo de orgulho nacional. Agora poderemos fazer o mesmo bonito com as célulastronco embrionárias.
Lygia da Veiga Pereira, O Estado de São Paulo, 6 março de 2005
45
Medicina regenerativa
A clonagem terapêutica em plantas já é realizada há muito tempo: a partir de
algumas células de uma planta adulta, podemos gerar no laboratório os diversos órgãos
dessa planta: raízes, caule, folhas, flores, etc.
Comparando com plantas, ainda estamos no início do desenvolvimento da ciência
da regeneração celular em animais. No entanto, à medida que dominarmos os
mecanismos de reprogramação das células, iniciaremos uma nova era da medicina: a
medicina regenerativa. Com ela, células programadas e multiplicadas em laboratório
regenerarão órgãos e tecidos danificados quando re-implantadas em pacientes, acabando
com as angustiantes esperas por doadores de órgãos.
Um dia até, quem sabe, conheceremos tão bem os processos de diferenciação
celular que nem precisaremos transplantar células. Conseguiremos induzir, por exemplo,
o toco da perna de uma pessoa que sofreu uma amputação a reiniciar o desenvolvimento
e regenerar aquela perna – como a lagartixa que regenera seu rabo cortado.
Assim, o momento é de abrir o leque das pesquisas sobre diferenciação e
reprogramação celular. Estudos com os clones animais e com os diversos tipos de
células-tronco nos ajudarão a entender esses processos e dessa forma controla-los. Na
tabela você pode ver o número de indivíduos nos Estados Unidos acometidos pelas mais
diversas doenças que se beneficiarão dessas pesquisas.
Tabela. Estimativa de afetados por doenças que se beneficiarão com pesquisa em células-tronco humanas
(EUA)
Doenças
Doenças cardiovasculares
Doenças auto-imunes
Diabetes
Osteoporose
Câncer
Alzheimer
Parkinson
Queimaduras severas
Trauma de medula espinhal
Defeitos de nascimento
Total
Número
de
pessoas
afetadas (em milhões)
58
30
16
10
8,2
4
1,5
0,3
0,25
0,15
128,4
Clonagem reprodutiva versus clonagem terapêutica
Mesmo sem iniciar experimentos de clonagem humana de fato, os defensores da
clonagem reprodutiva já vêm causando um grande mal à humanidade. Com suas
declarações de que iniciarão experimentos de clonagem com seres humanos, à revelia da
opinião da comunidade científica internacional que repudia esses experimentos, eles
geraram um medo da clonagem em geral, que em 2001 correu o risco de ser totalmente
proibida nos Estados Unidos e também no Brasil. Mas isso não é bom? Não, pois
podemos acabar proibindo a clonagem terapêutica também, o que, aliás, aconteceu no
Brasil em 2005.
Estamos em um momento delicado. Tecnicamente, a clonagem humana se
aproxima mais e mais da realidade. Temos agora de decidir o que fazer com ela. Ao longo
da história, a humanidade já esteve nessa posição algumas vezes. A descoberta da
energia nuclear, por exemplo, nos proporcionou a tomografia computadorizada e a
ressonância magnética e ao mesmo tempo duas explosões de bombas atômicas.
Aprendemos pelo menos uma lição: o poder deve ser usado com responsabilidade. A
46
clonagem terapêutica revolucionará a medicina, proporcionando tecidos para transplantes
que aliviarão as mais diversas enfermidades humanas. Por sua vez, a clonagem como
forma de reprodução é comprovadamente um fracasso, e é consenso na comunidade
cientifica mundial que não deve ser realizada em seres humanos.
Devemos evitar a proibição cega – remanescente da época de Galileu Galilei -,
que invariavelmente leva ao atraso da ciência e da melhora da qualidade de vida humana.
Precisamos sim é de legislação e vigilância para nos defender da clonagem reprodutiva
até que seja demonstrado que este é um método seguro de reprodução assistida, e ao
mesmo tempo usufruir os potenciais de aplicações médicas da clonagem terapêutica.
Vamos utilizar de forma responsável os nossos poderes da clonagem com fins
exclusivamente terapêuticos, para que possamos viver as reais maravilhas deste
admirável mundo novo.
Curiosidade versus responsabilidade
Você pode estar pensando: “Mas como resistir à curiosidade científica e não tentar
fazer um clone humano?” A ciência não pode parar, imagine tudo que poderemos
aprender com esses experimentos!”
Deixe-me então lembra-lo de uma figura célebre pelas razões erradas na história
da ciência mundial: o médico nazista Joseph Menguele. Durante a segunda guerra
mundial, o Dr. Menguele realizou uma série de experimentos em seres humanos, sem
nenhuma restrição ética/moral – a ciência sem limites. Com todas essa liberdade,
Menguele aprendeu infinitamente menos sobre genética humana – diria até NADA – do
que o frei Gregor Mendel no século XIX, trabalhando com ervilhas! Estudando essas
plantas, esse, sim, ilustre personagem na história da ciência estabeleceu as leis básicas
da genética e da hereditariedade que se aplicam desde a uma ervilha até ao ser humano.
Assim, a ciência séria é realizada de forma ética em modelos experimentais mais simples,
que nos ajudam a desvendar os mistérios da complexa e fascinante biologia humana.
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
REPRODUÇÃO ASSISTIDA
Lúcia Machado
Adaptado de Marilena C. D. V. Corrêa e Cristiano Costa
http://www.ghente.org/temas/reproducao/index.htm
No Brasil, o número de casais que procuram clínicas especializadas em
Reprodução Assistida (R.A.) vem aumentando consideravelmente. Espera-se que um
aumento ainda mais significativo ocorra em cidades que ofereçam, gratuitamente, em
hospitais públicos este tipo de tratamento, como é o caso de São Paulo.
Reprodução Assistida é um conjunto de técnicas, utilizadas por médicos
especializados, que tem como principal objetivo tentar viabilizar a gestação em mulheres
com dificuldades de engravidar. Muitas vezes essas dificuldades, até mesmo a
infertilidade do casal ou um de seus membros, podem trazer sérios prejuízos ao
relacionamento conjugal.
As diferentes variantes técnicas do conjunto da RA podem ser reunidas em dois
grupos:
1. As mais antigas e mais simples - nas quais a fecundação se dá dentro do corpo da
mulher - são chamadas de inseminação artificial. Caso os gametas utilizados na
inseminação sejam do próprio casal, chamamos de inseminação homóloga; caso um ou
ambos os gametas sejam obtidos a partir de doadores anônimos, chamamos de
inseminação heteróloga.
2. As técnicas mais modernas de inseminação artificial - nas quais a fecundação se dá
fora do corpo da mulher, ou seja, pelo procedimento de fertilização in vitro.
Existem diversas variantes técnicas da fertilização in vitro, como descritas abaixo:
• os gametas masculino e feminino são transferidos diretamente na tuba uterina da
mulher. Essa técnica encontra o apoio da Igreja Católica, quando os gametas
utilizados são do próprio casal;
• os ovócitos são fertilizados por espermatozóides em laboratório, e após 3 a 4 dias,
os blastocistos são transferidos por via vaginal, na altura das tubas uterinas;
• os espermatozóide são injetados no interior do ovócito e o embrião é transferido,
por via vaginal, para a tuba uterina.
• Os espermatozóides são colocados, por via vaginal, diretamente na altura da tuba
uterina.
Congelamento de Embriões
Quando a técnica empregada é a de fertilização in vitro, o médico produz um
grande número de embriões a partir dos ovócitos e espermatozóides doados. Somente
alguns destes embriões serão implantados no útero materno, os demais serão mantidos
congelados (criopreservados), para utilização posterior, caso seja necessário.
De acordo com a Resolução 1358/92 do Conselho Federal de Medicina (CFM), os
embriões criopreservados não podem ser destruídos ou descartados, devendo
permanecer congelados por tempo indeterminado. O destino a ser dado a esses embriões
caso ocorra divórcio, doença grave ou morte de um ou ambos os cônjuges, deve ser
anunciado previamente por escrito pelo casal.
Mas qual destino é possível aos Embriões Congelados?
No Brasil, a única possibilidade é a doação voluntária e anônima destes embriões
para mulheres estéreis que desejam gerar um filho. A escolha do doador e da receptora
do embrião é realizada pelas clínicas de reprodução assistida, visando obter a maior
semelhança fenotípica possível entre a futura mãe e bebê a ser gerado.
Em outros países, entretanto, os embriões congelados passados um prazo legal
pré-estabelecido podem ser utilizados para pesquisa médica. Na Inglaterra as pesquisas
59
médicas permitidas são aquelas que: venham a promover avanços no tratamento da
infertilidade; promovam o desenvolvimento de novas técnicas contraceptivas; aumentem o
conhecimento de doenças congênitas ou a detecção de anormalidades gênicas ou
cromossômicas no embrião antes da implantação. Também é permitido o uso destes
embriões para a obtenção de células-tronco.
A clonagem terapêutica de células embrionárias é permitida em países como
Alemanha e EUA. Em ambos, o limite máximo permitido para o desenvolvimento do
embrião in vitro é de 14 dias, sendo permitido em casos especiais o desenvolvimento do
embrião até o limite de 18 dias. Lembramos que a clonagem dita terapêutica – aquela que
visa a produção de células-tronco embrionárias para utilização em pesquisa - não visa em
hipótese alguma a obtenção de seres humanos inteiros.
Alguns problemas derivados da técnica de fertilização in vitro
•
O que fazer com os embriões excedentes que não foram implantados?
•
Homens doadores anônimos de espermatozóides em clínicas de fertilização
podem ser acionados na justiça para reconhecimento de paternidade?
•
É lícito escolher o sexo do bebe antes da implantação do embrião no útero?
•
É lícito vender óvulos e espermatozóides para fertilização assistida de terceiros?
•
É lícito implantar mais do que um embrião para garantir o sucesso do
procedimento?
•
Uma mulher que “alugou” sua barriga para possibilitar o desenvolvimento de um
embrião originado da união de ovócitos e espermatozóides de terceiros tem direito
legal sobre a criança?
Link:
http://www.brightcone.com/title.jsp?title=855969956
http://www.brightcone.com/title.jsp?title=769641514
60
MEDULA ÓSSEA E AS CÉLULAS-TRONCO HEMATOPOIÉTICAS
Ana Carolina Susuki Dias Cintra
A medula óssea vermelha dos humanos é constituída por um tecido esponjoso e
mole (conhecido popularmente como “tutano”) localizado no interior dos ossos nos fetos e
ao longo dos anos passa a ficar restrita a apenas alguns ossos nos adultos, como as
costelas, vértebras, partes esponjosas de ossos curtos, extremidades de ossos longos
dos membros e interior dos ossos do crânio e do esterno. Esse tecido é responsável por
parte da reciclagem celular, destruição e produção de novas células que compõem o
tecido sanguíneo e imunológico, como os glóbulos vermelhos, glóbulos brancos e
plaquetas. As células sanguíneas estão em constante renovação, pois possuem uma vida
útil curta: enquanto um eritrócito vive cerca de 120 dias, por exemplo, um trombócito vive
cerca de 9 dias e um leucócito, 7 dias.
ATENÇÃO: Não confundir medula óssea com medula espinhal!! A medula
espinhal é formada de tecido nervoso que ocupa o espaço dentro da coluna vertebral e
tem como função transmitir os impulsos nervosos, a partir do cérebro, para todo o corpo.
Células componentes do sangue e hematopoiése:
•
•
•
Eritrócito ou glóbulos vermelhos ou hemácias: responsáveis pelo transporte de
oxigênio e de pequena quantidade de gás carbônico;
Leucócitos ou glóbulos brancos:
o Neutrófilos: destroem partículas relativamente pequenas por fagocitose;
o Eosinófilos: atacam parasitas e inativam substâncias que produzem
inflamações;
o Basófilos; liberam anticoagulantes que previnem a coagulação do sangue,
além de liberar histamina, responsável pela inflamação;
o Monócitos: originam o macrófago, que destrói partículas relativamente
grandes por fagocitose;
o Linfócitos: responsáveis pela resposta imunológica, mecanismos de
defesa do organismo;
Plaquetas: importantes da coagulação do sangue.
A medula óssea possui células-tronco hematopoiéticas (CTH) e células estromais.
As CTH são um grupo de células-tronco não-embrionárias (adultas) pluripotentes, que têm
a capacidade de se dividir e originar todos os tipos de células sanguíneas, com
capacidade de auto-renovação (vida longa) e de se dividir sem diferenciação. Já as
células estromais também possuem a capacidade de se dividir e de se diferenciar, além
de ser responsável pela liberação de sinais reguladores da diferenciação das CTH.
Diferenciação: as células-tronco hematopoiéticas geram dois tipos de células
progenitoras multipotentes (CPM), de vida curta:
• célula Progenitora Mielóide: responsável pela formação de células do sangue
• Célula Progenitora Linfóide: responsável pela formação de células do sistema
imune
Uma pequena população de células-tronco hematopoiéticas (CTH) na medula
óssea é a fonte da maioria dos diferentes tipos de células do sangue e do sistema
imunológico. As CTHs residem em um micro-ambiente cercado por células estromais que
fornecem importantes sinais reguladores de sua divisão e diferenciação. Quando é
necessário produzir mais sangue ou células imunológicas, uma CTH se divide gerando
uma cópia de vida longa, que permanece no micro-ambiente e retém sua identidade de
CTH pluripotente, enquanto a outra cópia tem vida curta e é chamada progenitora
multipotente (CPM). Esta, por sua vez, se divide para produzir progenitoras
61
especializadas na formação de linhagens mielóides (do sangue) e linfóides (do sistema
imune).
À medida que as descendentes dessas linhagens se tornam progressivamente
especializadas, vão perdendo a capacidade de se proliferar, até parar de se dividir. Nessa
etapa, estão completamente diferenciadas. Apenas a célula-tronco retém o potencial
proliferativo ilimitado devido a sua capacidade de auto-renovação permanente e de
divisão sem diferenciação.
Figura 9. Diferenciação das células do sangue e sua potencialidade nas diferentes fases. Scientific American
Brasil ano 5, no. 51, pg.38 – agosto de 2006.
Doenças que afetam as células sanguíneas:
o Anemias: caracterizada pela baixa concentração de hemoglobina no sangue, e
pode estar relacionada à produção insuficiente ou defeituosa de glóbulos
vermelhos, ocasionada por diversos fatores. Dessa forma, o transporte de oxigênio
é afetado e, conseqüentemente, menos energia sendo produzida pelas células,
ocasionando fraqueza, cansaço, atraso no crescimento e sistema imunológico
deficiente.
o Anemia Falciforme: doença hereditária que afeta a estrutura da hemoglobina,
deformando as hemácias (originando um formato de foice) e prejudicando sua
estabilidade e o seu transporte, ocasionando quadro anêmico.
o Hemofilia: doença ocasionada por defeito genético, que pode ser hereditário, na
produção de fatores de coagulação sanguínea que acarreta sangramentos
excessivos e lenta coagulação do sangue.
o Câncer: são muitas as formas de câncer que ocorrem nas células do sangue.
Umas delas, muito conhecida, é a leucemia, que afeta as células-tronco que dão
origem aos leucócitos (glóbulos brancos) e é ocasionada por mutação no DNA que
leva a um descontrole no processo de divisão celular, caracterizando um tumor.
Além de se dividir descontroladamente, as células cancerosas permanecem em
estágio não diferenciado.
Texto adaptado de:
o
Sangue – o fluido da vida.
o
Scientific American Brasil – ano 5, no. 51, pg.38 – agosto de 2006.
62
TRANSPLANTE DE MEDULA ÓSSEA – UMA TERAPIA CELULAR BEM
CONHECIDA
Vivian Lavander Mendonça
As origens do transplante de medula óssea
As primeiras tentativas científicas de utilização da medula óssea de indivíduos
saudáveis para recompor a função perdida por uma medula doente começaram no final
da Segunda Guerra Mundial, com vítimas de acidentes na produção de bombas atômicas.
O transplante de medula óssea surgiu da seguinte idéia: como todas as células do
sangue e do sistema imunológico são originadas a partir de células da medula dos ossos,
caso haja algum dano ou problema com esse sistema em uma pessoa, pode-se substituílo por um sistema saudável. Na verdade, são as células-tronco hematopoéticas da medula
óssea que garantem ao receptor a função antes prejudicada, de geração de todas as
células do sangue.
Casos em que o transplante de medula óssea é realizado
O transplante é indicado para o tratamento de várias doenças graves que afetam
as células do sangue, como anemia aplásica grave (doença em que não há formação das
células sangüíneas), algumas doenças hereditárias (talassemias) e vários tipos de
leucemias (leucemia mielóide aguda, leucemia mielóide crônica, leucemia linfóide aguda).
O diagnóstico da doença exige, entre outros exames, a avaliação histológica,
citogenética e molecular de células da medula óssea do paciente, que são aspiradas
geralmente do osso ilíaco ou do esterno (ou da tíbia, em crianças).
Antes do transplante, os pacientes devem ser tratados com altas doses de
quimioterápicos e radiação para eliminar as células da medula óssea doente. Esse
procedimento é delicado, pois faz com que o número de células sangüíneas seja
drasticamente reduzido. O tecido sadio de um doador é então introduzido através de uma
veia do receptor e as células migram para a medula óssea. Se o transplante tiver sucesso,
em um mês a função da medula será restabelecida. Mesmo assim, o paciente deve
receber acompanhamento médico durante um período mínimo de um ano após o
transplante, para detecção e tratamento de possíveis complicações.
Condições para ser um doador de medula óssea
Transplante autogênico
No caso de transplantes de células-tronco autogênicas não há barreiras
imunológicas, uma vez que as próprias células do indivíduo são re-introduzidas. Para
viabilizar esse procedimento é necessário que o indivíduo, apesar de doente, tenha um
número suficiente de células-tronco sadias. Essa forma de transplante é utilizada
principalmente em alguns casos de câncer.
São duas as principais preocupações nos transplantes autogênicos: a obtenção de
um número suficiente de células sadias e a eliminação completa das células cancerosas
presentes no organismo do doente. Há várias técnicas sendo desenvolvidas para essa
finalidade, inclusive o uso de drogas especificamente testadas para agir sobre células
cancerosas, sem efeito sobre as células sadias.
Os transplantes autogênicos geralmente são bem sucedidos, sendo o principal
risco a recorrência da doença no caso de células cancerosas sobreviverem à terapia
anterior ao transplante.
Transplante alogênico
Neste caso, o principal risco para o paciente é a ocorrência de rejeição ao tecido
transplantado. Vamos entender por que a rejeição ocorre.
As células do sangue apresentam em sua superfície proteínas específicas,
codificadas por um conjunto de genes conhecidos como Complexo Principal de
63
Histocompatilidade – MHC (Major Histocompatibity Complex). Essas proteínas funcionam
como antígenos, ou seja, induzem à formação de anticorpos, se transferidas para outro
organismo.
Nos seres humanos, esses antígenos são denominados HLA (Human Leukocyte
Antigen) e como alguns desses genes possuem mais de 40 alelos diferentes, variam
muito entre indivíduos, sendo iguais no caso de gêmeos idênticos. Quanto mais
aparentados forem dois indivíduos, mais alelos do MHC eles terão em comum.
Quando células são retiradas de um doador e transplantadas em um receptor não
gêmeo, vários desses antígenos HLA são diferentes. O sistema imunológico do receptor
considera essas células como estranhas e tenta matá-las, e as células do doador também
tentam eliminar as células do receptor. É aí que se dá o processo de rejeição.
Antes que o transplante ocorra, os tecidos do receptor e do doador em potencial
devem ser analisados para verificar a compatibilidade, ou seja, o grau de semelhança,
dos antígenos HLA. Porém, como não é fácil encontrar um doador compatível, muitas
vezes são realizados transplantes em que a compatibilidade HLA entre doador e receptor
é parcial. O grau de disparidade entre os antígenos da superfície celular do doador e do
receptor vai determinar a intensidade das reações de rejeição, que podem ser
minimizadas com medicamentos.
E se não for possível encontrar um doador compatível?
A probabilidade de se encontrar um doador compatível entre irmãos é de 35%,
mas este número cai para 0,0001% entre doadores não aparentados.
Quando não há acesso a um doador compatível, a solução é procurar em Bancos
de Doadores de Medula. Nesses bancos, voluntários de todo o mundo são cadastrados
e têm seus antígenos HLA determinados. No Brasil, há um Registro Nacional de
Doadores de Medula Óssea (Redome), que coordena a pesquisa de doadores e está
instalado no Instituto Nacional do Câncer (Inca). De acordo com este Instituto, o número
de doadores cadastrados vem crescendo, tendo mais de 300 mil em 2006, e a campanha
para aumentar o registro continua para garantir que mais pessoas sejam beneficiadas por
esses transplantes no país.
Obtenção de células-tronco para transplante de medula óssea
As células-tronco utuilizadas em transplantes de medula óssea podem ser
retiradas de três fontes diferentes:
a) da medula do doador: o doador é anestesiado e submetido a múltiplas punções,
com agulhas, nos ossos posteriores da bacia. Uma pequena parte da medula é
aspirada.
b) do sangue circulante:um pequeno número de células-tronco está presente no
sangue circulante. A administração de certas drogas estimula a saída de parte
dessas células da medula, aumentando assim seu número na circulação. É
possível, então, coletar a quantidade necessária de células-tronco fazendo com
que o sangue do doador circule por uma máquina que retira especificamente as
células desejadas.
c) do sangue do cordão umbilical e da placenta: o cordão umbilical é um órgão
que liga o feto à placenta e lhe assegura a nutrição por meio de vasos sangüíneos
durante a gestação. Imediatamente após o parto, o cordão é pinçado, para impedir
que o sangue contido em seu interior se perca, e o sangue é retirado com o auxílio
de uma agulha. As células vermelhas do sangue são coletadas e a amostra é
congelada e armazenada por até 15 anos, sem que haja perda da qualidade das
células-tronco. Este é um procedimento simples e que permite a obtenção de
células a partir de um órgão que em geral era descartado.
64
A
B
Figura 10: coleta de células-tronco hematopoiéticas para transplante: (A) da medula óssea, (B) do cordão
umbilical.
O uso de células-tronco do sangue de cordão umbilical em transplantes é mais
vantajoso do que o de medula óssea, por vários motivos: elas se implantam mais
eficientemente, são mais tolerantes à incompatibilidade entre receptor e doador, têm
disponibilidade imediata e há possibilidade de realização do transplante sem que o doador
seja submetido a qualquer tipo de procedimento cirúrgico. A facilidade de coleta e da
análise prévia de antígenos HLA estimulou a criação de Bancos de Sangue de Cordão
Umbilical no Brasil, também coordenados pelo Redome. Esses bancos seguem normas
rígidas para coleta, processamento e armazenamento dos tecidos de cordão umbilical,
definidas pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa), e a coleta só é realizada
se a pessoa estiver ciente da gratuidade da doação e autorizar o possível descarte do
material após o prazo seguro para sua utilização.
O que podemos esperar para o futuro?
Células-tronco hematopoéticas cultivadas em laboratório podem se diferenciar em
células de outros tecidos, tais como fígado, intestino, pele, músculo cardíaco, e talvez,
células nervosas.
Embora se saiba da existência dessas diversas possibilidades de diferenciação, a
maneira como isso ocorre ainda não está clara. Por isso, pesquisadores no mundo inteiro
buscam compreender os mecanismos envolvidos na diferenciação celular.
Os resultados animadores de algumas pesquisas com células-tronco levam a crer
que os transplantes de medula óssea serão apenas uma das modalidades de terapia
utilizando essas células. Pelas características das células-tronco, acredita-se no potencial
dessas terapias para tratamento de diversas doenças, inclusive as crônico-degenerativas.
Vamos apresentar brevemente alguns desses resultados animadores obtidos em
pesquisas com células-tronco hematopoéticas.
A equipe do Centro de Pesquisa Gonçalo Moniz, da Fiocruz Bahia, realizou em
2003 o primeiro transplante de células de medula óssea em pacientes com insuficiência
cardíaca devida à doença de Chagas, procedimento até então inédito no mundo.
Outra fonte de pesquisas interessante é o tratamento de infartos do miocárdio.
Nestes casos, há morte de parte do tecido cardíaco e as células remanescentes não são
capazes de reconstituir o tecido morto.
Experimentos indicam que as células-tronco hematopoéticas introduzidas são
capazes de migrar para áreas doentes e de originar novas células de músculo cardíaco e
de vasos sangüíneos.
65
catéter
Seringa contendo células-tronco
catéter
Balão do catéter
Zona da borda
Área enfartada
Figura 11 Tratamento do coração contendo células danificadas por infarto. As células-tronco são introduzidas
com o auxilio de seringa e cateter.
No Instituto do Coração (Incor) de São Paulo, estão sendo realizadas aplicações
de células-tronco em pacientes com insuficiência cardíaca, causada por doença de
Chagas, hipertensão ou de origem desconhecida. Duas técnicas diferentes têm sido
utilizadas: a aplicação de células-tronco isoladas da medula óssea e a utilização de um
hormônio que estimula a liberação das células-tronco da medula óssea do próprio
paciente para a circulação sanguínea – dali as células migram para as áreas lesadas.
As células-tronco também têm sido utilizadas em pesquisas para tratamento de
doenças auto-imunes, tais como a artrite reumatóide e o lúpus eritematoso sistêmico.
Uma equipe do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, da
USP (HCFMRP-USP), empregou células-tronco de medula óssea, retiradas do próprio
paciente e submetidas à quimioterapia, para transplante. A quimioterapia destrói as
células defeituosas do sistema imune. Os resultados foram animadores e estão sendo
agora comparados com os resultados obtidos com a terapia convencional, que não
envolve células-tronco.
Apesar do entusiasmo dos cientistas e da sociedade com os resultados positivos
da terapia celular, é importante lembrar que ainda são necessárias muitas pesquisas
(compostas de diversas etapas até o estabelecimento de um novo procedimento médico),
financiamentos e discussões no campo político, ético e legal. Este é o cenário ideal para o
desenvolvimento dessa nova forma de terapia.
Texto adaptado de:
Sangue – fluido da vida. Parte 3 – Terapia celular: sonhos e realidade -Departamento de Genética e Biologia
Evolutiva – Centro de Estudos do Genoma Humano - Eliana Maria Beluzzo Dessen, Maria Gabriela
Guimarães Ribeiro dos Santos, Rodrigo Venturoso Mendes da Silveira e Regina Célia Mingroni Netto
Outras fontes consultadas
Revista Pesquisa Fapesp - Células tronco – Marcos Pivetta – Ed. 110; Abril 2005.
Páginas da Internet:
Com Ciência. Artigo: Células-tronco – Pesquisa brasileira em CT já apresenta resultados. Luciene Zanchetta.
10/02/2004 (http://www.comciencia.br)
Inca – Instituto Nacional do Câncer. 15/04/2007 (http://www.inca.gov.br)
66
67
68
69
70
71
O ARTIGO 5° DA LEI N° 11.105, DE 2005, NÃO É INCONSTITUCIONAL
Reginaldo Minaré -Advogado e Diretor Jurídico da ANBio.
www.anbio.org.br
No dia 30 de maio de 2005 o Procurador-Geral da República ajuizou Ação Direta
de Inconstitucionalidade – Adin n° 3510 – alegando ser inconstitucional o artigo 5° da Lei
n° 11.105/05, que permite, cumpridas determinadas exigências, a utilização de célulastronco embrionárias em pesquisas e terapias.
A Adin 3510, cujo relator é o Ministro Carlos Brito, tem por assunto tema de
fundamental relevância, principalmente para aqueles que são portadores de determinadas
doenças ainda incuráveis e para os que serão em futuro breve, já conta com diversas
instituições admitidas na qualidade de amicus curiae e foi tema de audiência pública no
Supremo Tribunal Federal - STF, e atualmente está com o Ministro relator para análise da
transcrição dos argumentos apresentados na audiência pública realizada no dia
20/04/2007.
Na ação proposta, o Procurador-Geral tenta demonstrar que o artigo 5° da Lei n°
11.105/05 é incompatível com o que está disposto no caput do artigo 5° da Constituição
Federal – CF e no artigo 1° inciso III também da CF.
Dispõe o artigo 5° da Lei 11.105/05:
•
"Art. 5º É permitida, para fins de pesquisa e terapia, a utilização de células-tronco
embrionárias obtidas de embriões humanos produzidos por fertilização in vitro e
não utilizados no respectivo procedimento, atendidas as seguintes condições:
I – sejam embriões inviáveis; ou
II – sejam embriões congelados há 3 (três) anos ou mais, na data da publicação desta
Lei, ou que, já congelados na data da publicação desta Lei, depois de completarem 3
(três) anos, contados a partir da data de congelamento.
§1º Em qualquer caso, é necessário o consentimento dos genitores.
§ 2º Instituições de pesquisa e serviços de saúde que realizem pesquisa ou terapia
com células-tronco embrionárias humanas deverão submeter seus projetos à
apreciação e aprovação dos respectivos comitês de ética em pesquisa.
§ 3º É vedada a comercialização do material biológico a que se refere este artigo e
sua prática implica o crime tipificado no art. 15 da Lei no 9.434, de 4 de fevereiro de
1997".
Dispõe o artigo 5° caput e artigo 1° inciso III, ambos da CF:
•
"Art. 5º Todos são iguais perante a lei, sem distinção de qualquer natureza,
garantindo-se aos brasileiros e aos estrangeiros residentes no País a
inviolabilidade do direito à vida, à liberdade, à igualdade, à segurança e à
propriedade, nos termos seguintes:
•
Art. 1º A República Federativa do Brasil, formada pela união indissolúvel dos
Estados e Municípios e do Distrito Federal, constitui-se em Estado Democrático de
Direito e tem como fundamentos:
III - a dignidade da pessoa humana;"
72
Contestar os argumentos do Procurador-Geral e defender a constitucionalidade do
artigo 5° da Lei 11.105/05 é, ao mesmo tempo, a realização de um exercício profundo da
hermenêutica cujos argumentos e conclusões devem ser apresentados dentro de uma
retórica precisa e objetiva.
Poder-se-ia também dizer que a contestação da Adin está dentro do campo de uma
discussão política e ética, que se realiza na sociedade global e não apenas na sociedade
brasileira. Todavia, acredito que, no Brasil, o debate político e ético já foi realizado no
âmbito do Congresso Nacional, onde diversas audiências públicas sobre o tema foram
elaboradas, a sociedade participou e os representantes eleitos pelo povo, respeitando
todas as regras do procedimento democrático estabelecido pela CF, votaram, em sua
grande maioria, pela aprovação da redação do artigo 5° da Lei 11.105/05. Assim, e
considerando que a CF em seu artigo 102 estabelece que ao STF compete a guarda da
Constituição, entendo que a análise do tema neste fórum deve ser realizada de forma
precisa e objetivando responder se o artigo 5° da Lei 11.105/05 afronta o artigo 5° caput
da CF ou o princípio da dignidade humana previsto no inciso III do artigo 1° da CF.
Na ação proposta, argumenta o Procurador-geral que pelo fato da vida humana
iniciar no momento da concepção e a Constituição garantir a inviolabilidade do direito à
vida, de todo brasileiro e estrangeiro residente no Brasil, a proteção deste bem jurídico
deve ser realizada, de forma absoluta e dogmática, a partir do momento da concepção,
não permitindo qualquer flexibilização.
Que a vida está presente no momento da fecundação é algo que não contexto,
pois não conheço argumento convincente na biologia que afirme o contrário. Todavia,
considero pertinente o questionamento feito por Umberto Eco, - na obra Em que crêem os
que não crêem? -, que pergunta, para ilustrar sua proposta de reflexão sobre até onde é
possível retroceder, se vida e humanidade já não estão no sêmen, e podemos dizer
também no óvulo, antes mesmo do encontro entre os 23 cromossomos masculinos com
os 23 cromossomos femininos? Para problematizar seu questionamento, Umberto Eco
propõe a reflexão sobre o que dizer a respeito do desperdício de sêmen por parte de um
adolescente em tentação?
Estas questões colocadas são pertinentes, pois nos convida a refletir com
profundidade sobre qual o significado conceitual da palavra vida no contexto do artigo 5°
da CF, e a intensidade do alcance do artigo.
Fazendo uma análise literal do texto constitucional, fica claro que a CF objetivou
garantir a vida de brasileiros e estrangeiros residentes no País. Assim, não resta dúvida
que o constituinte de 1988 não tinha a intenção de retroceder ao ponto de atingir aquele
adolescente em tentação lembrado por Umberto Eco. Também não nos parece razoável
atribuir ao constituinte a idéia de que, com a redação que aprovou, tinha a intenção de
considerar um embrião congelado importado da Nova Zelândia como um estrangeiro
residente no País.
Por outro lado, compreendendo ser o comando contido no caput do artigo 5° da
Constituição o estabelecimento de um princípio, imperioso se faz estabelecer o
entendimento sobre qual seria a intensidade da proteção necessária para garantir que o
princípio do direito à vida não fosse violado pela legislação e, também, refletir sobre
situações onde outros princípios constitucionais com ele concorriam.
Afirmar que para garantir a inviolabilidade do princípio do direito à vida seria
necessária uma proteção absoluta e inflexível, inclusive para embriões congelados e
inviáveis para a reprodução humana, sem dúvidas seria uma argumentação simplista e
até falaciosa. Pois, fazendo uma afirmação nesse sentido, seria difícil depois justificar a
constitucionalidade do aborto em caso de gravidez oriunda de estupro, que é um
procedimento garantido pelo Código Penal, o aborto no caso de anencefalia do feto, que
já é uma prática autorizada em muitos casos pelo Poder Judiciário, onde caudalosa é a
jurisprudência nesse sentido, e até mesmo os critérios utilizados para assegurar a
preferência pela vida da gestante em casos onde a preservação das vidas do feto e da
gestante não são compatíveis. Tudo isso, sem falar que a própria Constituição já
73
relativizou a proteção ao direito à vida ao permitir que, em caso de guerra declarada, seja
adota a pena de morte.
Diante do que até aqui foi argumentado, resta claro que interpretar o caput do
artigo 5° da CF como comando para uma proteção absoluta e inflexível do direito à vida
não é um exercício razoável da hermenêutica e, conseqüentemente, a retórica fica
desprovida de fundamento sólido e convencedor.
Efetivamente, ao aprovar a redação do artigo 5° da Lei 11.105/05, o Congresso
Nacional em nada violou o princípio de proteção do direito à vida. O que fez o Parlamento
foi legitimar um interesse da sociedade, pelo menos o interesse da maioria representada,
que considera que em nada viola o princípio do direito à vida o fato de permitir a
realização de pesquisas com célula-tronco embrionária para tentar descobrir a cura ou
tratamento para melhorar as condições de vida de crianças, adolescentes, jovens e
idosos, que são acometidos por doenças incuráveis até o momento ou com poucas
possibilidades de tratamento.
Além disso, o Parlamento não atuou de forma irresponsável no momento que
legislou. O artigo 5° da Lei 11.105/05 tem uma redação que permite o uso de célula-tronco
embrionária de forma contida, muito criteriosa e amparada por instrumentos coercitivos
que podem ser utilizados em qualquer situação que configurar a prática de um excesso ou
banalização. Modo de proceder que de forma alguma torna banal o uso de embriões
humanos.
Segundo dispõe o artigo 5° da Lei 11.105/05, só é permitido o uso de célulastronco embrionárias obtidas de embriões humanos produzidos por fertilização in vitro e
não utilizados no respectivo procedimento; e que sejam oriundas de embriões congelados
há 3 (três) anos ou mais até a data da publicação da Lei ou que, já congelados na data da
publicação da Lei, completaram 3 (três) anos, contados a partir da data de congelamento,
ou que sejam inviáveis. Exige ainda o referido artigo 5º em análise que, em qualquer
caso, o uso de embriões congelados deve se precedido do consentimento dos genitores,
e que os protocolos de pesquisas sejam aprovados pelos Comitês de Ética em Pesquisa CEP.
Para garantir que os critérios estabelecidos sejam cumpridos, a própria Lei
11.105/05, em seu artigo 24, criminalizou o uso de embriões humanos em desacordo com
as regras estabelecidas em seu artigo 5°. Já para garantir que a permissão não sirva para
fomentar a criação de um mercado de embriões e de células-tronco embrionárias, o
próprio artigo 5º proíbe, em seu § 3°, a comercialização do material biológico afirmando
que sua prática configura o crime tipificado no artigo 15 da Lei 9.434/97, lei que dispõe
dobre a remoção de órgãos, tecidos e partes do corpo humano para fins de transplante e
tratamento.
Evidente, portanto, que o artigo 5° da Lei 11.105/05, em nada viola o artigo 5°
caput da CF. Logo, o argumento de inconstitucionalidade não pode ser legitimo para
retirá-lo do ordenamento jurídico brasileiro.
Já a defesa da tese de que a preservação da dignidade da pessoa humana estaria
ameaçada com a manutenção do artigo 5° da Lei 11.105/05 no ordenamento jurídico
pátrio, sem dúvida trilha o caminho da contramão do consenso estabelecido pela maioria.
O que ficou demonstrado com a deliberação do Congresso Nacional é que a aprovação
da matéria disciplinada nos termos do mencionado artigo 5° aprimora o respeito ao
princípio da dignidade da pessoa humana. Inclusive, foi esta a tese que aglutinou o
consenso da maioria no procedimento de legitimação pela democracia, e não aquela
defendida pelo Procurador-Geral, que é exatamente a tese contrária que foi derrotada no
Parlamento e que não contou com o veto do Chefe do Poder Executivo.
Locução cristaliza na maioria das línguas, mas pouco comentada e definida, o
significado conceitual da expressão "dignidade humana" é um daqueles conceitos que
imaginamos conhecer muito e ter pleno domínio, mas que ao sermos convidados a
comentá-lo e explicá-lo percebemos que nossa convicção não é tão clara como
acreditávamos. Oriunda do latim dignitas, a palavra dignidade significa valor, distinção,
74
princípio ao qual está baseado o proceder que enseja respeito, e corresponde à tradução
feita por Âncio Boécio e os escolásticos da palavra grega aksióma – axioma -, que
segundo Aristóteles significa a proposição primeira de que parte a demonstração, o
princípio basilar que deve ser necessariamente possuído por quem queira aprender o que
quer que seja.
Na modernidade, Immanuel Kant, na obra Fundamentação da Metafísica dos
Costumes, procura demonstrar que o ser humano possui um valor em si mesmo, uma
dignidade, e constrói o famoso imperativo prático: "Age de tal maneira que uses a
humanidade, tanto na tua pessoa como na pessoa de qualquer outro, sempre e
simultaneamente como fim e nunca simplesmente como meio". Para que o ser humano
identifique a limitação que esse imperativo prático impõe às suas ações, Kant propõe a
seguinte reflexão: "Age sempre segundo aquela máxima cuja universalidade como lei
possas querer ao mesmo tempo". Segundo Kant, essa é a fórmula para extrair ou
identificar uma vontade boa. Em nosso momento histórico, esse imperativo prático
kantiano é muito citado como significado da expressão "dignidade da pessoa humana".
A idéia de uma dignidade inerente a todos os membros da família humana se
encontra na base da Carta Internacional dos Direitos Humanos, e no Brasil o artigo 1°,
inciso III, da CF afirma que a República Federativa do Brasil se constitui em Estado
Democrático de Direito e tem como um de seus fundamentos a dignidade da pessoa
humana.
O Procurador-Geral, para desenvolver sua tese, levanta a existência de conflito de
princípios constitucionais, argumentando que o uso de células-tronco embrionárias, por
violar o princípio do direito à vida, necessariamente viola o princípio da dignidade humana.
Fica claro, em seus argumentos, que o Procurador coloca o princípio do direito à vida em
patamar absolutamente superior ao princípio da dignidade da pessoa humana, não
aceitando que em nenhum momento essa ordem hierárquica seja invertida.
Não admite, por exemplo, que em nome do respeito ao princípio da dignidade
humana, a milhares de crianças portadoras de distrofias musculares sejam-lhes dada a
oportunidade da ciência atuar na tentativa de encontrar cura para uma doença que
deteriorará seus músculos e as levará à morte precoce.
Não admite, também, que em nome do respeito ao princípio da dignidade humana,
a milhares de idosos, atuais e futuros, que trabalharam para construir as famílias e o
Estado, e que são portadores de doenças degenerativas, sejam-lhes garantido o direito de
ver os cientistas trabalhando para encontrar a cura da doença que comprometerá
integralmente o gozo de sua velhice.
Evidente, portanto, que ao aprofundar a reflexão sobre o que se pretende realizar
com o desenvolvimento de pesquisas com as células-tronco embrionárias, não dá para
querer que a pretensão do Procurador-geral que propôs a ação de inconstitucionalidade
seja elevada à universalidade como uma lei que posso querer que seja também aplicada
a mim e ao meu próximo.
Cabe observar ainda que o argumento de que as pesquisas com células-tronco
oriundas de outras fontes, como cordão umbilical, poderiam substituir o uso das célulastronco embrionárias no processo de busca de cura para os males acima mencionados,
também não justifica a pretensão do Procurador-Geral. Visto que, sendo possível lançar
mão também do uso de célula-tronco embrionária, modalidade de pesquisa que é
considerada por significativo número de cientistas com mais apta a atingir objetivo tão
nobre, não é razoável privar a sociedade da liberdade de pelo menos tentar.
Assim, resta indubitável que a pretensão que objetiva colocar o princípio do direito
à vida em patamar absolutamente superior ao princípio da dignidade da pessoa humana,
e dogmatizar uma hierarquia de princípios constitucionais nestes termos, não pode ser
acolhida, visto não possuir a razoabilidade que se espera ver aplicada em processo que,
em seu âmago, é suscitado conflito de princípios constitucionais. Principalmente, quando
neste momento histórico a interpretação dos sistemas jurídicos não mais se baseia
apenas no ideal clássico da ciência oriunda da física aristotélica, pois com ele concorre o
75
próprio relativismo ou incertezas da física moderna e o probabilismo da ciência
experimental.
Neste caso específico, garantir, com regras claras e razoáveis, a liberdade para
que a sociedade possa pesquisar a cura para milhares de pessoas é, sem dúvida, uma
alternativa mais próxima ao respeito do princípio da dignidade humana do que aquela que
objetiva proibir a pesquisa com células-tronco embrionárias, oriundas de embriões
inviáveis para reprodução ou congelados a mais de três anos, em nome do respeito ao
princípio do direito à vida.
Caso seja acolhida a tese do combativo Procurador-Geral, resta indubitável que
não só o fundamento do Estado Democrático de Direito previsto no inciso III do artigo 1°
da CF estaria sendo violado, como também o parágrafo primeiro desse mesmo artigo 1°
da CF, que dispõe: "Todo o poder emana do povo, que o exerce por meio de
representantes eleitos ou diretamente, nos termos desta Constituição".
Para concluir, cabe lembrar que aquele que, por motivo de crença, não concordar
com o procedimento estabelecido pelo artigo 5° da Lei 11.105/05, tem todo direito de não
autorizar o uso de seus embriões e, inclusive, não fazer uso quando desenvolvida uma
técnica baseada nesta pesquisa.
76
QUANDO COMEÇA A VIDA?
Revista Pesquisa Fapesp 23/04/2007 - Fábio de Castro
Agência FAPESP – As células-tronco embrionárias humanas devem ser utilizadas em pesquisas
científicas? A importância, dúvidas e a complexidade da questão são tão grandes que, pela
primeira vez, o Supremo Tribunal Federal (STF) realizou uma audiência pública sobre um assunto
em julgamento na casa.
Na audiência, realizada em Brasília na última sexta-feira (20/4), 34 cientistas apresentaram
posições favoráveis e contrárias ao uso das células-tronco. O objetivo era fornecer subsídios
científicos para os 11 ministros que compõem o STF.
Em março de 2005, as pesquisas com células-tronco embrionárias humanas foram
aprovadas no Brasil, no âmbito da Lei de Biossegurança. Em maio do mesmo ano, no entanto, o
então procurador-geral da República, Cláudio Fonteles, entrou no STF com uma Ação Direta de
Inconstitucionalidade contra o artigo a respeito das pesquisas, sob a alegação de que estudos do
gênero “ferem o direito de embriões”.
O pedido de Fonteles foi acatado no fim de 2006 pelo ministro do STF Carlos Ayres Britto,
que foi relator do caso. Para decidir a questão, os ministros precisarão, segundo Britto, discutir
quando a vida humana começa.
O relator convocou então a audiência, para a qual convidou 18 cientistas. Outros 11 foram
chamados pela Procuradoria Geral da República. Quatro foram convidados pela presidência da
República e um pela Confederação Nacional dos Bispos do Brasil (CNBB).
Para Ayres Britto, do ponto de vista técnico não existe na Constituição um conceito claro
de quando começa a vida. O subsídio oferecido pela comunidade científica, segundo ele, permitiria
aos ministros do STF formular “um conceito operacional de vida”.
Para alguns dos cientistas presentes na audiência, a vida começa na fecundação. Outros
alegaram que ela surge apenas no terceiro ou quarto dia, quando ocorre a nidação – processo em
que a célula migra para o útero materno. Um terceiro grupo defendeu que o embrião só pode ser
considerado vivo quando acontece a formação do sistema nervoso e que questões éticas que
envolvem o tema impediram, até agora, o avanço de pesquisas na área.
A geneticista Mayana Zatz, do Centro de Estudos do Genoma Humano da Universidade de
São Paulo (USP), destacou a importância de que a legislação permita as pesquisas com célulastronco embrionárias humanas, que, segundo ela, são hoje as únicas com potencial para recuperar
certas doenças neurológicas incuráveis.
Para Mayana, a possibilidade de serem desenvolvidas pesquisas com tais células definirá,
no futuro, a existência ou não de tratamento para inúmeras doenças degenerativas que atingem a
população. Segundo ela, a célula-tronco embrionária só se tornaria um feto por meio da
intervenção humana, já que, para isso, ela tem de ser inserida no útero.
“O que é eticamente mais correto: preservar um embrião congelado, mesmo sabendo que
a probabilidade de ele gerar um ser humano é praticamente zero, ou doá-lo para pesquisas que
poderão resultar em futuros tratamentos?”, questionou.
De acordo com a cientista, 7 mil doenças genéticas degenerativas atingem mais de 5
milhões de crianças nascidas de pais normais no Brasil. “Toda célula é vida, um coração a ser
transplantado é vivo, mas não é um ser humano. Estamos defendendo que, da mesma maneira
que um indivíduo em morte cerebral doa órgãos, um embrião congelado possa doar suas células”,
disse.
Muita discussão, pouca conclusão
Patrícia Pranke, professora da Universidade Federal do Rio Grande do Sul e diretorapresidente do Instituto de Pesquisa com Célula-Tronco, falou na audiência no STF que só a partir
do quarto dia o embrião (blastocisto) pode ser implantado no útero, o único ambiente em que
poderá se desenvolver. Segundo ela, os embriões ou são implantados no útero ou são congelados.
“O próprio congelamento diminui a possibilidade de o embrião se desenvolver depois. Por que não
doá-los para pequisa?”, disse.
Para Lúcia Braga, da Rede Sarah de Hospitais de Reabilitação, a pergunta correta a ser
feita é: qual destino será dado aos embriões que não chegam a ser implantados no útero?
“Podemos ficar aqui dias discutindo quando a vida começa, sem chegar a uma conclusão”,
afirmou.
77
Já para a professora-adjunta do Departamento de Biologia Celular da Universidade de
Brasília (UnB) Lenise Martins, a vida humana começa na fecundação. Segundo ela, todo ser vivo
tem fases diferentes durante o seu ciclo de vida.
Como exemplo, ela utilizou o desenvolvimento da lagarta e da borboleta, que são um
mesmo animal em fases diferentes de um mesmo ciclo de vida. “O indivíduo não precisa começar
a manifestar sua sabedoria para ser considerado humano. O embrião humano já é da espécie
Homo sapiens mesmo que não possa ainda aprender”, afirmou.
O médico Marcelo Vacari Mazzenoti, da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp),
especializado em crianças com má-formação, também defendeu que a vida humana começa na
fecundação e afirmou que a utilização de células-tronco embrionárias humanas não é necessária
para a medicina atual.
“Podemos utilizar células-tronco adultas em diversas situações, como [no estudo de
tratamentos contra] doença de Chagas, doenças auto-imunes, acidentes vasculares cerebrais,
lesões de medula espinhal e doenças genéticas, dentre outras. Já com relação à utilização de
células tronco embrionárias, não há fato objetivo e concreto que confirme a sua utilidade”,
defendeu.
Mazzenoti mencionou que há 72 aplicações clínicas descritas com o uso de células-tronco
adultas e nenhuma aplicação descrita de células-tronco embrionárias humanas. “Não é preciso
interromper a vida para trabalhar com células-tronco.”
A professora da Universidade Federal do Rio de janeiro (UFRJ) Cláudia Maria de Castro
Batista defendeu a autonomia do embrião humano. Para ela, a vida humana é um processo
contínuo, coordenado e progressivo que começa a partir da fecundação do óvulo pelo
espermatozóide.
“Uma vez que o óvulo é fecundado, forma-se a primeira célula do Homo sapiens e todo um
programa de fertilização é disparado. O direito à vida e à integridade física desde o primeiro
momento da existência é o princípio de igualdade que deve ser respeitado”, afirmou.
Lílian Piñero Eça, do Instituto de Pesquisas com Células-Tronco (IPCTron), fez uma
exposição sobre o diálogo entre o embrião humano e sua mãe. A cientista defendeu que duas a
três horas depois da fecundação, após o encontro do espermatozóide com o óvulo, o embrião já se
comunica com a mãe.
“Pelo menos cem neurotransmissores são emitidos pelo embrião para os 75 trilhões de
células existentes no corpo da gestante, que começa a sofrer mudanças hormonais”, disse.
Segundo a pesquisadora, essa é a forma de o embrião “falar” para o corpo da mãe se preparar
para a gravidez.
O coordenador da Divisão de Medicina Óssea da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto
(FMRP) da USP, Júlio César Voltarelli, questionou o que considera o principal argumento por parte
dos que são contra o uso das células de embriões: que não seriam necessárias uma vez que
benefícios clínicos poderiam ser conseguidos com as células adultas.
Para Voltarelli, a utilização somente de células-tronco adultas não é suficiente para tratar
várias doenças auto-imunes em estágio precoce. Além disso, no caso da esclerose lateral
amiotrófica, por exemplo, 95% dos pacientes morrem até os 4 anos de idade. “Só a utilização de
células-adultas não é suficiente nesses casos. Precisamos utilizar células-tronco embrionárias”,
disse.
Saiba mais lendo a página do Centro de Estudos do Genoma Humano:
http://www.genoma.ib.usp.br
• É constitucional pesquisar células-tronco a partir de embriões? Erickson Gavazza Marques
http://www.genoma.ib.usp.br/noticias/pdf/rep-erickson_marques070420.pdf
• STF assiste a disputa ideológica pela “vida” – Laura Capriglione http://www.genoma.ib.usp.br/noticias/pdf/rep-laura_capriglione70421.pdf
• Decisão suprema – Luis Carlos Azevedo - http://www.genoma.ib.usp.br/noticias/pdf/artluiz_azevedo070504.pdf
78
São Paulo, quinta-feira, 03 de maio de 2007
Que vida, biológica ou moral?
Oscar Vilhena Vieira
POUCO TEMPO antes de deixar o comando do Ministério Público Federal, o então
procurador-geral Claudio Fonteles propôs uma ação direta de inconstitucionalidade contra
dispositivos da Lei de Biossegurança que autorizam a pesquisa, para fins terapêuticos,
com células de embriões inviáveis para fertilização.
Argumenta o ex-procurador-geral da República que a lei é inconstitucional, pois
violaria o direto à vida, bem como o princípio da dignidade humana -ambos
entrincheirados em nossa Constituição. O raciocínio é simples. A vida começa com a
fecundação. O direito à vida é protegido pela Constituição. Logo, fazer pesquisa com
células embrionárias é atentar contra a dignidade da vida humana.
O raciocínio do ex-procurador-geral é tão cartesiano quanto incorreto.
O primeiro equívoco do ex-procurador-geral é não reconhecer que o debate
colocado ante o Supremo Tribunal Federal é de natureza prevalentemente moral, e não
de natureza "estritamente científica", como propõe em artigo nesta Folha de S.Paulo
("Tendências/Debates", 26/4).
A questão fundamental, portanto, não é quando começa a vida biológica, mas sim
que grau de proteção jurídica deve ser conferido à vida em cada etapa de seu
desenvolvimento.
Reconhecer que o embrião tem vida não significa que estejamos dispostos a
equipará-lo moral e juridicamente a uma pessoa. Seria como comparar uma semente de
jacarandá encontrada no chão da floresta com uma árvore centenária que protegemos
com nossa legislação ambiental.
A dor de ver uma semente sendo comida por um passarinho não é equiparável
àquela de ver uma árvore derrubada por um raio, como nos lembra o filósofo Michael
Sandel.
Todos que já perderam uma pessoa querida sabem o que significa a morte de um
ser humano, e esta não pode ser comparada com o não-desenvolvimento de um embrião,
ainda mais quando falamos de um embrião que se encontra fora do útero e é inviável para
fertilização.
Essa distinção no valor atribuído a cada uma das diversas etapas de evolução da
vida já é feita pelo nosso direito e, até onde sei, jamais foi questionada pelo exprocurador-geral da República Claudio Fonteles.
Nosso Código Penal permite, por exemplo, o aborto quando houver risco de vida
para a mãe. Ou seja, na ponderação feita pelo legislador, ele deu mais importância à vida
da mãe do que à expectativa de vida do feto -e é razoável que assim tenha feito.
Importante destacar, por outro lado, que a pesquisa autorizada pela Lei de
Biossegurança se resume apenas àqueles embriões que foram produzidos fora do útero
materno para fins de fertilização, mas que não se demonstraram viáveis para esse mesmo
fim, seja por um problema de natureza fisiológica, seja porque, depois de três anos
congelados, não mais podem ser implantados com segurança em um útero materno.
Ou seja, estamos falando de embriões que não possuem nenhuma expectativa de
evoluir para a condição humana. A equiparação mecânica feita pelo ex-procurador-geral
é, portanto, destituída de sentido.
Isso não quer dizer que o embrião não tenha valor e que não deva ser protegido.
Antes o contrário. Ele tem valor e devemos protegê-lo. Porém, essa proteção deve ser
distinta daquela proteção que conferimos às pessoas.
79
É exatamente isso o que faz a Lei de Biossegurança. Ela proíbe a pesquisa com
qualquer embrião que seja viável. Mais do que isso, proíbe qualquer pesquisa que não
tenha fins terapêuticos, portanto, humanitários.
O terceiro aspecto preocupante do argumento levado a cabo pelo ex-procuradorgeral da República é a sua omissão em relação à dignidade e à própria vida de milhões
de pessoas humanas que sofrem doenças graves e letais, como Parkinson, diabetes,
doenças coronárias ou lesões de medula, que poderiam ser beneficiadas com o progresso
nas pesquisas com células-tronco.
Ao elevar o embrião inviável à condição de ser humano, o sofrimento de milhares
de seres humanos reais está sendo relegado à mais absoluta irrelevância. E essa não
parece ser uma escolha moralmente adequada por quem luta em favor da vida.
OSCAR VILHENA VIEIRA, 41, advogado, mestre em direito pela Universidade de Colúmbia (EUA) e doutor
em ciências políticas pela USP, é professor de direito constitucional da Escola de Direito da Fundação Getúlio
Vargas e diretor jurídico da Conectas Direitos Humanos. É autor, entre outras obras, de "Direitos
Fundamentais: uma Leitura da Jurisprudência do STF".
80
GLOSSÁRIO
Bioética - O estudo dos problemas éticos suscitados pelas pesquisas biológicas e pelas
suas aplicações por pesquisadores, médicos, etc.
Blastocisto – embrião, em fase de pre-implantação no útero, com cerca de 150 células
produzidas por divisão celular após a fertilização. O blastocisto é uma esfera formada por
uma camada externa de células (o trofoblasto), uma cavidade (a blastocele), contendo em
seu interior um conjunto de células denominado massa interna de células.
Célula-tronco - célula capaz de se dividir por períodos indefinidos sem dar origem a
células especializadas.
Célula-tronco do adulto - célula indiferenciada encontrada em tecidos que pode renovarse a si mesma (com certas limitações) e se diferenciar em todas as células especializadas
do tecido do qual foi originada. Célula-tronco do adulto é também denominada célulatronco adulta, ou tecidual.
Células-tronco de cordão umbilical – células-tronco coletadas do cordão umbilical
imediatamente após o nascimento podem produzir todos os tipos de células sanguíneas.
As células-tronco de cordão são normalmente usadas para tratar pacientes com câncer ou
outras doenças do sangue, após sofreram quimioterapia para destruir sua própria medula
óssea.
Célula-tronco embrionária - célula indiferenciada encontrada no embrião que tem o
potencial para se diferenciar numa ampla variedade de células especializadas.
Célula-tronco hematopoiética – célula-tronco que origina todas as células do sangue:
hemácias, glóbulos brancos (todos os tipos) e plaquetas.
Célula pluripotente: célula capaz de gerar os três tipos de células germinativas
(ectoderme, mesoderme e endoderme), ou seja, tem o potencial para se desenvolver nos
mais de 200 tipos celulares conhecidos do corpo humano.
Célula-progenitora: derivada da célula-tronco e que dará origem a células diferencidas.
Célula totipotente: capaz de dar origem aos tecidos que formarão o embrião. Ex.: zigoto.
Célula-tronco unipotente: capaz de dar origem a uma única linhagem de células
diferenciadas.
Clonagem reprodutiva – o objetivo da clonagem reprodutiva é a criação de um animal
idêntico ao doador do núcleo da célula somática. O embrião é implantado no útero e
desenvolve em um ser vivo. O primeiro animal a ser criado por clonagem reprodutiva foi a
ovelha Dolly, nascida no Instituto Roslin na Escócia, em 1996.
Clonagem terapêutica – a meta da clonagem terapêutica é a criação de células
perfeitamente compatíveis com as do paciente no qual elas serão injetadas. Nessa
técnica os cientistas combinam o núcleo de uma célula somática do paciente com uma
célula ovo da qual o núcleo foi retirado. Essa nova célula, ao se dividir, origina célulastronco embrionárias que são coletadas e usadas para gerar tecidos que são compatíveis
com o organismo do paciente, isto é, o tecido formado não causará rejeição quando
transplantado.
Clone – geração de cópias idênticas de uma molécula, célula, ou organismo.
81
Cultura de células – crescimento de células in vitro em um meio artificial para
experimentos em laboratório.
Diferenciação: é o processo através do qual uma célula não especializada torna-se
especializada.
Ectoderma – folheto embrionário mais externo formado por células derivadas da camada
interna do blastocisto, origina o sistema nervoso, órgãos do sentido, pele e estruturas
relacionadas.
Embrião – em humanos, o organismo em desenvolvimento a partir da fertilização até o
final da oitava semana de gestação, quando então passa a ser chamado de feto.
Endoderma – folheto embrionário com posição mais interna formado por células
derivadas da camada interna do blastocisto, origina os pulmões e outras estruturas
respiratórias e os órgãos do aparelho digestório.
Ética - Estudo dos juízos de apreciação referentes à conduta humana suscetível de
qualificação do ponto de vista do bem e do mal, seja relativamente a determinada
sociedade, seja de modo absoluto.
Feed layer – Células usadas em co-cultura para manter as células-tronco embrionárias.
Para o cultivo de células-tronco embrionárias, são incluídos na cultura fibroblastos de
embrião de camundongo ou humanos que foram tratados de modo a impedir sua divisão.
Fertilização in vitro – técnica que une ovócito e espermatozóide em laboratório.
Gene – unidade funcional de herança e que corresponde a um segmento de DNA nos
cromossomos. O gene é uma unidade de transcrição.
In vitro – denominação em latim para “dentro de vidro”, ou em “tubo de ensaio” em
experimentos de laboratório, um meio artificial, fora do organismo.
Marcadores de superfície – proteínas presentes na superfície externa da célula e que
são únicas para determinados tipos celulares. Elas podem ser detectadas por meio de
anticorpos e outros métodos de detecção.
Massa interna de células – grupo de células dentro do blastocisto. Essas células dão
origem ao embrião e finalmente ao feto. A partir dessas células são geradas as linhagens
de células-tronco embrionárias.
Meio de cultura – liquido que cobre as células numa placa de cultura e que contem
nutrientes para alimentar as células. O meio pode também incluir outros fatores
adicionados para produzir mudanças nas células.
Mesoderma – folheto embrionário com posição mediana formado por células derivadas
da camada interna do blastocisto, origina os ossos, músculos, tecido conectivo, rins e
estruturas relacionadas.
Micro ambiente – moléculas e compostos tais como nutrientes e fatores de crescimento
no fluido que rodeia a célula num organismo ou no laboratório e que tem um importante
papel na determinação das características da célula.
Passagem – um ciclo de crescimento celular e proliferação em cultura.
82
Plasticidade: é a capacidade de uma céula-tronco adulta de um tecido gerar uma
célula(s) especializada(s) de um outro tecido. Por exemplo, já foi demonstrado in vitro que
células-tronco hematopoiéticas são capazes de gerar neurônios.
Sinais – fatores internos e externos que controlam as mudanças na estrutura e função
das células
Terapia celular ou medicina regenerativa – tratamento no qual as células-tronco são
induzidas em tipos celulares específicos necessários para reparar tecidos danificados ou
substituir células que foram destruídas.
Teratoma – os cientistas comprovam se eles conseguiram obter uma linhagem de
células-tronco embrionárias injetando essas células em camundongo com o sistema
imune reprimido. Uma vez que elas não podem ser destruídas pelo sistema imune do
camundongo, elas sobrevivem e formam um tumor benigno, com muitas camadas,
denominado teratoma. Mesmo que a formação de tumores não seja normalmente
desejada, nesse teste, os teratomas servem para verificar a capacidade das célulastronco de originar todos os tecidos celulares. Isso porque os teratomas contem todos os
tipos celulares derivados das três camadas germinativas do embrião.
Trofoblasto – tecido extra embrionário responsável pela implantação, desenvolvimento
em placenta, e controle das trocas de oxigênio e matabólitos entre a mãe e o embrião.
Célulatronco
transdiferenciação
Célula progenitora
desdiferenciação
diferenciação
Célula madura
transdiferenciação
Figura 1. Termos chave usados no debate da plasticidade das células-tronco.
83
ATIVIDADES
84
ATIVIDADE DE ACOLHIMENTO E CONTRATO PEDAGÓGICO
Curso: Desvendando as células-tronco: dos sonhos à realidade
Nome da Oficina: “ÔNIBUS, uma viagem para......................
Metodologia:
Oficina introdutória para o curso: Construção de um ônibus para dar início a uma viagem
(curso) que será iniciada no dia 16 às 9:00 horas e chegará ao local de destino no dia 20
às 16:30 horas.
Material:
1. Desenho de um ônibus grande.
2. Etiquetas adesivas:
2.1.
Motor: retangulares 2x1cm
2.2.
Parafusos: retangulares 0,5 x 0,5 cm aproximadamente
2.3.
Carcaça: quadradas 2x2
2.4.
Bagagem: 8x5 cm com borda colorida (desenho da alça da mala)
2.5.
Combustível: retangulares 5x3cm. Recortar duas Gotas deixando o meio
unido.
2.6.
Passageiros e motoristas: 2 cm de diâmetro branca ou colorida não metálica
2.7.
Pedras do caminho – retangulares 5x3 ou quadradas 5x5 cm para serem
recortadas em formas de pedras com espaço para escrita no meio.
3. Dois fachos de luz para os faróis = avaliação.
4. Um envelope retangular padrão para ser colado em cima do ônibus onde serão
colocadas as malas com as bagagens.
5. 8 envelopes onde serão colocadas cada uma das diferentes etiquetas conforme as
metáforas. Os envelopes deverão ser identificados com o numero da ordem de
acordo com a dinâmica pré-estabelecida e a metáfora correspondente.
6. Papel com o destino do ônibus.
7. 1 rolo de fita adesiva para colagem do envelope e dos faróis.
8. Crachás com lugar para colocar os nomes: Caso alguma atividade prevista durante o
curso for realizada por grupos, os grupos poderão ser identificados com esferas
adesivas coloridas nos crachás.
Cronograma da atividade:
Sugestões para a organização prévia dos professores:
1. Distribuir entre os participantes, na entrada para a sala de aula um crachá (em
branco) e um envelope contendo todas as pecas de etiquetas que serão usadas
durante a oficina.
2. Comunicar aos mesmos que deverão ter um lápis ou caneta na mão para os
registros.
3. A cada situação, esclarecer qual a etiqueta a ser usada.
4. Distribuir, previamente entre os professores as diferentes funções: distribuição dos
crachás, colagem das etiquetas, recolhimento dos dados que serão entregues no
momento da oficina, coordenador da fala introdutória, confecção do ônibus, etc.
Tempo total: 50 minutos
Introdução:
- 5 min. - Apresentação da idéia da viagem e construção do transporte para que ela
aconteça.
- Explicar que a participação, no momento da construção sera de apenas uma fração
pequena do grupo (6 pessoas) porem que após o termino todos deverão colocar as
85
suas contribuições nos respectivos lugares para que possam ser conhecidas tanto
pelos alunos como pelos professores.
- Explicar que o ônibus permanecera no local do curso para que todos tenham a
oportunidade de conhecer o que foi escrito por todos.
- Definir ou colar o destino.
Sugestão de pergunta para o inicio da atividade:
- O que é necessário para que um ônibus possa ser usado para uma viagem?
-
Inicio da construção do ônibus:
o 3 min. Motor: as pecas do motor deverão ser colocadas na hora enquanto vão
sendo lidas pelo monitor responsável; sugerimos que seja o conteúdo do
curso previamente escritos nas pecas.
o
2 min. Parafusos: habilidades que os alunos e professores deverão
desenvolver para que a viagem aconteça; previamente escritas e coladas na
hora unindo as pecas do motor.
o
5 minutos. Combustível: energia que mobilizara os participantes para a
viagem/curso. Cada participante devera escrever um grande desejo e um
grande medo em relação a viagem que terá inicio = expectativas. 2 min. Para
escrever e 3 min. para a colagem e leitura (se assim desejarem os
participantes)
o
5 min. Carcaça: Limites ou regras construídas coletivamente. 3 min para
escrever e 2 min. para ver se todos estão de acordo.= validação das regras.
Nesse momento os professores tb podem contribuir com sugestões.
o
3 min. Pedras do caminho: - problemas que poderão aparecer durante a
viagem/curso.
o
3 min. Faróis e espelhos retrovisores: Avaliação continua.
o 3 min. Bagagem: Sugestão: “O que na minha vida me motivou a fazer este
curso ou participar desta viagem?”
o
5 min. finais.- Subida no ônibus; definição de papeis e partida. Cada
passageiro devera colocar o seu nome no crachá, desenhar a sua “cara” na
etiqueta esférica e ir colocando –se em algum lugar no ônibus e falando o seu
nome.
86
Levantamento de conceitos
1. Dentre as frases seguintes a que melhor define um gene é
a) uma unidade de transcrição na molécula de DNA
b) uma molécula de DNA em um cromossomo
c) uma cadeia simples de DNA que codifica um polipeptídio
d) um segmento da molécula de DNA que codifica um polipeptídio
e) não tenho certeza da resposta
2. Na célula eucariótica a atividades dos genes é regulada principalmente pelo controle
a) do início da transcrição
b) da tradução
c) do processamento das proteínas
d) do splicing do pré-mRNA
e) não sei responder
3. Comparando-se o zigoto de uma determinada espécie com uma célula muscular do
organismo adulto verifica-se que
a) a seqüência de DNA muda dependendo do tipo de diferenciação celular
b) a morfologia dos dois tipos de células é diferente
c) o genoma dos dois tipos celulares é diferente
d) o padrão de genes ativos e o mesmo
e) não sei responder
4. Dois tipos celulares diferentes de um mesmo organismo, por exemplo, células nervosas
e células musculares
a) apresentam uma coleção de proteínas diferentes
b) possuem os mesmos genes em atividades
c) apresentam genomas com diferentes seqüências de DNA
d) diferenciaram-se somente durante o desenvolvimento embrionário
e) não sei responder
5. Células-tronco são
a) todas as células presentes em um embrião em qualquer fase do desenvolvimento
b) células presentes apenas em embriões de vegetais e animais
c) células com potencialidade para originar diferentes tipos celulares
d) células com alto grau de diferenciação
e) não sei responder
6. Durante a diferenciação celular
a)
células-tronco dividem-se com muita freqüência
b)
todos os genes do genoma estão em funcionamento
c)
células indiferenciadas originam células especializadas
d)
células diferenciadas transformam-se em células especializadas
e)
não sei responder
87
ESTUDO DIRIGIDO 1
IDENTIFICAÇÃO DE CONCEITOS RELATIVOS A CÉLULAS-TRONCO
Classe dividida em grupos de 6.
Leia o texto acima. A compreensão do texto depende do entendimento de vários
conceitos nele incluídos. Durante sua leitura grife pelo menos 15 desses conceitos. Os
conceitos deverão ser classificados em uma das seguintes categorias: (1) conceitos
básicos relacionados ao tema, (2) ética, (3) procedimentos experimentais. Após a leitura
compare os conceitos selecionados por você durante a leitura com a seleção feita pelos
demais colegas.
Questões para discutir em grupo:
a) Nas células-tronco qual o alvo do estímulo proveniente das células
vizinhas?
b) Qual é a diferença entre célula-tronco embrionária e de adulto?
c) Qual a pergunta da equipe de pesquisadores para a realização do
experimento?
d) Faça um esquema do experimento realizado pela equipe de Gerd
Hasenfuss.
e) Qual o resultado obtido e o que ele comprova?
SÓ PARA ELES: CÉLULAS-TRONCO ADULTAS QUE SE COMPORTAM COMO EMBRIONÁRIAS
PODEM DERRUBAR OBSTÁCULO À PESQUISA - MARINA VERJOVSKY - CIÊNCIA HOJE ON-LINE - 31/03/2006
Um estudo alemão pode representar o fim dos dilemas éticos enfrentados na
pesquisa sobre células-tronco embrionárias. Essas células, capazes de se diferenciar em
todos tecidos do organismo, são apontadas como o futuro da medicina regenerativa. No
entanto, sua obtenção requer o sacrifício de embriões, proibido em muitos países e
criticado por diversos setores da sociedade.
Agora, a equipe de Gerd Hasenfuss, da Universidade Georg-August, em
Göttingen, mostrou que há no testículo de camundongos células-tronco adultas que,
dependendo do meio usado para cultivo, adquirem propriedades das células
embrionárias, ou seja, a capacidade de gerar qualquer tecido do organismo. Caso células
do mesmo tipo sejam encontradas em humanos – como acreditam os autores do estudo –
, um grande obstáculo à pesquisa na área cairá por terra.
No estudo publicado em 24 de março no site da revista Nature, a equipe de
Hasenfuss verificou que, quando essas células-tronco estão nos testículos dos
camundongos, produzem espermatozóides devido ao estímulo de outras células locais. A
equipe alemã resolveu testar o que aconteceria na ausência desse estímulo: para isso, as
células foram injetadas na pele de camundongos ou cultivadas in vitro.
Os pesquisadores constataram que, nessas condições, as células se comportavam
como as células-tronco ditas pluripotentes, ou seja, elas eram capazes de se transformar
em vários tipos celulares, como músculos, gordura, ossos, cartilagem ou tecido neuronal e
intestinal.
No entanto, os pesquisadores não conseguiram encontrar esse tipo celular no ovário de
roedoras – eles ainda não sabem se elas realmente não existem ou se a equipe não foi
capaz de identificá-las. Por ora, este avanço só é válido para os animais do sexo
masculino.
Potencialidades:
As células-tronco são importantes para a medicina porque podem ser úteis no
tratamento de doenças cardíacas, leucemia, Alzheimer e Parkinson, além de permitirem a
88
reconstituição de medula óssea e de tecidos queimados ou destruídos sem risco de
rejeição, caso o doador seja o próprio paciente.
No Brasil, o Instituto do Coração (Incor), vinculado ao Hospital das Clínicas da
Universidade de São Paulo (USP), vem estudando o tratamento da insuficiência cardíaca
com o transplante de células-tronco adultas extraídas da medula óssea dos pacientes e
injetadas no músculo cardíaco. Os resultados preliminares indicam que se trata de um
procedimento seguro.
Porém, o fato das células-tronco adultas não apresentarem a plasticidade
das embrionárias restringe a sua utilização em alguns tratamentos, pois nenhuma
delas foi capaz, até o momento, de se diferenciar em certos tipos celulares, como por
exemplo, as células produtoras de insulina.
O trabalho do grupo alemão é importante justamente por reunir as qualidades de
ambos os tipos de células-tronco. “As células adultas que apresentam plasticidade são um
grande passo para acabar com os problemas éticos que vêm sendo enfrentados
atualmente”, avalia o cardiologista José Eduardo Krieger, vice-coordenador do projeto que
estuda células-tronco adultas no Incor. “Se esta nova descoberta se reproduzir em
humanos pode ser um avanço importante para a pesquisa de reparação de órgãos
humanos”.
89
ATIVIDADE 1. DIFERENCIAÇÃO DA HEMÁCIA
Renato Chimaso dos Santos Yoshikawa
Objetivo da atividade: Visualizar a diferenciação da hemácia, estabelecendo a relação
entre o sinal celular e o fenótipo.
Material por grupo: Massa de modelar de 6 cores; contas de diferentes cores e
tamanhos, 1m de fio colorido; 4 envelopes contendo as cartas de sinais.
Metodologia: Modelagem de uma célula com as estruturas mais relevantes para o
processo de diferenciação da hemácia.
a) Montagem inicial
Modelar um PROERITROBLASTO de acordo com as seguintes características:
• É a maior célula da linhagem celular que forma a hemácia; represente-o com 10
cm de diâmetro;
• Apresenta os elementos característicos de uma célula que sintetiza intensamente
proteínas; represente 10 poli ribossomos;
• O núcleo é esférico e central; tem um ou dois grandes nucléolos, a cromatina é
pouco condensada;
• Ao redor do núcleo, encontram-se seis mitocôndrias;
• Há pequena produção de hemoglobina; representar 10 moléculas de hemoglobina.
b) Em cada uma das quatro etapas do processo de diferenciação, cada grupo deverá
escolher três cartas de sinais pertinentes. Quando possível, o efeito de cada sinal deve
ser modelado em massinha.
•
•
•
•
Selecionar do envelope I as três cartas de sinais que deverão ser aplicados à
célula modelada inicialmente para que se transforme no ERITROBLASTO
BASÓFILO.
Selecionar do envelope II as três cartas de sinais que deverão ser aplicados à
célula para que se transforme no PRÉ-RETICULÓCITO.
Selecionar do envelope III as três cartas de sinais que deverão ser aplicados à
célula para que se transforme no RETICULÓCITO.
Selecionar do envelope IV as três cartas de sinais que deverão ser aplicados à
célula para que se transforme na HEMÁCIA.
Abaixo estão representadas as quatro etapas de diferenciação celular para a
transformação de um PROERITROBLASTO em HEMÁCIA:
90
I. Eritroblasto basófilo
polirribossomo
mitocôndria
hemoglobina
II. Pré-reticulócito
III
IV.
91
ATIVIDADE 2
UM CASO MUITO INTERESSANTE DE DIFERENCIAÇÃO CELULAR
Vivian Lavander Mendonça - Adaptado de Differentiation in the Amoeboflagellate Naegleria, disponível em
http://7e.devbio.com/article.php?ch=12&id=10
Quando consideramos o processo de diferenciação celular, logo pensamos no
desenvolvimento dos animais, que apresentam centenas de tipos celulares diferentes
geradas a partir de uma única célula, o zigoto. Existe, no entanto, um caso muito
interessante de diferenciação celular que ocorre em um ser unicelular: trata-se do
protozoário Naegleria gruberi.
A célula de N. gruberi é mais comumente encontrada na forma amebóide,
locomovendo-se por meio de pseudópodes entre as partículas do solo. Os pseudópodes
também são usados na captura de bactérias, que constituem seu alimento.
Em algumas situações, como após uma chuva, torna-se mais difícil a captura das
bactérias, que ficam dispersas na água que passa a ocupar os espaços entre as
partículas do solo. Em pouco mais de uma hora, N. gruberi se transforma em uma célula
alongada e portadora de dois longos flagelos. Com eles, os protozoários locomovem-se
com agilidade no meio líquido e localizam rapidamente seu alimento. Observe as
principais mudanças no fenótipo desse protozoário no gráfico abaixo:
A = início da síntese
de tubulina
B = síntese intensa de
tubulina
C = organizam-se os
corpúsculos basais e
em seguida os
flagelos tornam-se
visíveis; célula se
torna arredondada
D = célula se torna
alongada
Figura. Diferenciação em indivíduos de Naegleria gruberi. Indivíduos com célula
amebóide foram cultivados em meio contendo bactérias; no tempo 0, foi adicionada água
no meio, simulando o que ocorre após uma chuva. Após 80 minutos, quase 100% da
população apresenta a forma flagelada.
Para que se formem flagelos, a célula deve sintetizar diversas proteínas, como a
tubulina, que compõe o corpúsculo basal e os microtúbulos. Essa proteína está ausente
nos indivíduos com fenótipo amebóide, o que significa que os genes envolvidos estão
“desligados” nessas células. Como a célula “sabe” que deve ativar modificar a expressão
de seus genes e sintetizar as proteínas dos flagelos?
Temos aí um indício de que existe um processo de sinalização entre a célula e o
meio externo. A presença ou ausência de determinadas substâncias no meio extracelular
pode ser detectada pela membrana plasmática e pode desencadear uma série de reações
químicas no citoplasma. Essa cascata de reações pode gerar moléculas capazes de
92
entrar no núcleo da célula e ativar/desativar certos genes. No caso do protozoário, a
mudança no meio externo desencadeia um processo que leva à ativação dos genes que
comandam a síntese das proteínas flagelares. Assim, a mudança na forma da célula
resulta de modificações na expressão dos genes de cada indivíduo.
Utilizando marcadores de RNAm, pesquisadores observaram que, após a
transcrição dos genes que codificam a tubulina, as moléculas de RNAm se dirigem para a
periferia da célula e se agrupam em uma região determinada, onde ocorrerá a síntese das
subunidades que vão compor a proteína e onde, em seguida, surgirão os flagelos. O
citoesqueleto participa desse processo de transporte e ancoragem das moléculas de
RNAm em pontos específicos do citoplasma. Temos aí um indício de que existe também
uma sinalização interna, responsável pela orientação das substâncias dentro da célula.
Após a síntese protéica, moléculas de tubulinas organizam-se formando
microtúbulos. Outras proteínas também participam da estrutura do flagelo. Assim,
podemos destacar três eventos fundamentais no processo de diferenciação celular:
• a sinalização entre a célula e o meio externo a ela, resultando em mudanças na
expressão gênica;
• a sinalização interna, da qual participa o citoesqueleto, resultando em orientação de
moléculas dentro da célula;
• a organização das proteínas após a síntese protéica, resultando em mudanças no
fenótipo da célula.
Adaptado de Differentiation in the Amoeboflagellate Naegleria, disponível em
http://7e.devbio.com/article.php?ch=12&id=10
Outras fontes de consulta:
Han, J. W.; Park, J. H.; Kim, M.; Lee, J. 1997. mRNAs for microtubule proteins are
specifically colocalized during the seqüencial formation of basal body, flagella and
cytoskeletal microtubules in the differentiation of Naegleria gruberi. The Journal of
Cell Biology, vol. 137: 871-879.
Walsh, C. 1984. Synthesis and assembly of the cytoskeleton of Naegleria gruberi
flagellates. The Journal of Cell Biology, vol. 98: 449-456.
93
ATIVIDADE - DIFERENCIAÇÃO NO PROTOZOÁRIO NAEGLERIA GRUBERI
Desafio da atividade: Representar as etapas de diferenciação do protozoário Naegleria
gruberi a partir da escolha de sinais apropriados à diferenciação celular.
Número de participantes: organizar-se em grupos de no máximo 6 pessoas.
Materiais:
• Massa de modelar (6 cores);
• Total de 28 Cartas de Sinais, organizadas em 4 conjuntos (A, B, C e D);
• Guia de figuras.
Montagem inicial:
Modele um indivíduo amebóide de Naegleria gruberi de acordo com as seguintes
características:
a. O núcleo é esférico;
b. O citoplasma apresenta as organelas características de uma célula eucariótica
animal – por simplificação, represente apenas os ribossomos, as mitocôndrias e as
vesículas, que compreendem: fagossomos, lisossomos, vacúolos digestivos;
c. No estágio amebóide o núcleo e as organelas citoplasmáticas não apresentam
posições fixas na célula;
d. Represente o indivíduo amebóide capturando uma bactéria.
Procedimento
Para cada etapa (A, B, C e D), o grupo deve escolher três cartas de sinais a
serem aplicados na célula. Discutindo em conjunto, julguem quais sinais são necessários
para a diferenciação celular.
O efeito de cada sinal deve ser representado em massinha pelo grupo.
Guia de figuras
Fotografias ao microscópio óptico; preparação com lugol:
94
Gráfico esquematizado:
Concentração de tubulina na
célula
0
120 min
Tempo
Esquema:
95
DIFERENCIAÇÃO CELULAR EM TECIDO ÓSSEO
Renato Chimaso dos Santos Yoshikawa
A Figura 1 apresenta a organização do tecido ósseo: imersos numa matriz calcificada encontram-se os
osteócitos, ou seja, as células ósseas diferenciadas. Outros tipos celulares: as células precursoras
mesenquimais e os osteoblastos (célula osteogênica, não completamente diferenciada, que sintetiza a
parte orgânica da matriz óssea) estão localizadas na região não calcificada desse tecido.
células precursoras de
osteoblasto
osteoblasto
matriz não
calcificada
matriz
calcificada
osteócito
Figura 1: Distribuição das células precursoras mesenquimais, osteoblastos e osteócitos no tecido ósseo.
No processo de osteogênese, isto é, de formação do osso, os osteócitos e os
osteoblastos originam-se por diferenciação celular a partir de células precursoras
mesenquimais (Figura 2).
célula precursora
mesenquimal
osteoblasto
osteócito
Figura 2: Via de diferenciação celular em que uma célula precursora mesenquimal origina osteoblasto e
osteócito. O osteoblasto produz a matriz não calcificada composta principalmente por colágeno tipo I. O
osteócito é uma célula em forma de estrela.
Na diferenciação osteoblástica, são expressos genes que são considerados
marcadores fenotípicos de osteoblasto, como o gene que produz o colágeno tipo I,
substância característica da matriz orgânica do osso.
Para que haja a diferenciação celular osteoblástica, é necessária a presença de
um fator de transcrição específico dos osteoblastos, o fator Cbfa1 (core binding factor a1),
o mais precoce e específico marcador da osteogênese. Proteínas morfogênicas do osso
(BMP) e o TGF (transforming growth factor) induzem a expressão de Cbfa 1.
96
Em comparação com o osteoblasto, o osteócito apresenta uma forma estrelar,
aspecto conferido graças à presença de projeções celulares finas denominadas processos
dendríticos.
Estudos de biologia molecular identificaram nesses processos dendríticos a
proteína E11 que desempenha papel fundamental na formação dessas estruturas.
A proteína E11 interage com outras proteínas, a CD44 e a ezrina, formando um
complexo que ativa a organização de filamentos de actina e miosina em regiões da célula
em que se formarão os processos dendríticos (Figura 3).
processo
dendrítico
actina
E11
CD44
miosina
ezrina
Figura 3: papel da proteína E11 na formação do processo dendrítico em osteócito. Note que a proteína CD44,
ligada à E11, ativa a proteína ezrina, que atua na interação entre miosina e actina, organizando o
citoesqueleto.
Nas células precursoras mesenquimais o gene da proteína E11 está inativo e,
assim sendo, os processos dendríticos não estão presentes no fenótipo dessas células.
A ativação do gene E11 ocorre somente na presença de proteínas específicas
como a Sp1 e Ap1, que atuam como fatores de transcrição para o gene E11. Por sua vez,
tais proteínas foram sintetizadas a partir da ativação dos seus respectivos genes, o que
acontece, por exemplo, graças a sinais mecânicos oriundos do meio ambiente e recebidos
pelo osteócito em estágio inicial de desenvolvimento.
Referências:
Harris, S. E., Bonewald, L. F., Harris, M. A., Sabatini, M., Dallas, S., Feng, J. Q., Ghosh-Choudhury, N.,
Wozney, J., e Mundy, G. R. 1994. Effects of transforming growth factor beta on bone nodule formation
and expression of bone morphogenetic protein 2, osteocalcin, osteopontin, alkaline phosphatase, and
type I collagen mRNA in long-term cultures of fetal rat calvarial osteoblasts. J. Bone Miner. Res. 9:
855–863.
Karsenty, G. Transcriptional control of osteoblast differentiation. Endocrinoly 142: 2731-2733.
Kato, Y., Windle J. J., Koop, B. A., Mundy, G. R., Bonewald, L. F. 1997. Establishment of an osteocyte-like cell
line, MLO-Y4. J. Bone Miner. Res. 12: 2014–2023.
Zhang, K., Barragan-Adjemian, C., Ye, L., Kotha,S., Dallas, M., Lu, Y., Zhao, S., Harris, M., Harris, S. E., Feng,
J. Q. e Bonewald, L. F. 2006. E11/gp38 Selective Expression in Osteocytes: Regulation by
Mechanical Strain and Role in Dendrite Elongation. Molecular and Cellular Biology, p. 4539–4552.
97
ATIVIDADE 3
DIFERENCIAÇÃO CELULAR EM OSSO
Introdução
No osso, os osteoblastos são as células que originam osteócitos. Uma
característica morfológica própria dos osteócitos é a presença de processos dendríticos,
projeções celulares longas e finas.
Objetivo da atividade: A partir de um osteoblasto, formar um osteócito, ou seja, uma
célula com processos dendríticos, entendendo como se dá a regulação gênica necessária
para essa diferenciação celular.
Materiais
Tipo de material
O que representa
Pano
4 fios de telefone
4 pregadores
Tabuleiro circular
15 peças vermelhas
8 cartelas quadradas
Membrana plasmática
Filamentos de actina
Proteína acoplada à membrana
Núcleo
Proteínas
DNA; RNAm; RNAt; RNAr
Montagem inicial
• Dispor o pano ao redor do tabuleiro circular simulando uma célula com citoplasma
e núcleo: essa célula é o osteoblasto.
• Espalhar pelo citoplasma do osteoblasto as peças (proteínas), os fios e as
cartelas.
Procedimento:
Siga as instruções abaixo:
1. Encontre a única proteína que se liga ao promotor (I) do gene Sp1.
2. Essa proteína, uma vez ligada ao promotor do gene Sp1, ativa sua
transcrição. Identifique o produto da transcrição desse gene dentre as
cartelas. Coloque-o na área tracejada (II).
3. Continuando o processo de expressão desse gene, forma-se outro produto,
que se dirige ao citoplasma (III). Escolha-o dentre as peças.
4. Esse último produto deve se ligar agora ao promotor do gene E11. Houve
realmente o encaixe da peça, isto é, a ligação (IV)? Se não, escolha outra
peça até achar aquela que se liga ao promotor do gene E11.
5. A ligação dessa proteína no promotor do gene E11 ativa sua transcrição. O
produto da transcrição deve ser identificado dentre as cartelas quadradas
(V).
6. Os transcritos são traduzidos dando origem a proteína E11, simbolizada
pelo pregador (VI).
7. As moléculas da proteína E11 aderem-se à membrana e junto com outras
moléculas orienta os filamentos de actina. Prenda os filamentos de actina e
forme os processos dendríticos (VII).
Considerações finais
Acredita-se que os osteócitos “tocam-se” graças aos processos dendríticos, o que
estabelece uma comunicação entre essas células. A comunicação é fundamental para os
osteócitos, uma vez que eles se encontram imersos em uma matriz calcificada. Sem os
processos dendríticos, a comunicação celular ficaria comprometida.
98
ATIVIDADE 4 - DIFERENCIAÇÃO DE CÉLULAS EMBRIONÁRIAS: A
FORMAÇÃO DO TROFOBLASTO
Vivian Lavander Mendonça
Introdução:
• Dois grupos, organizados lado a lado, participarão desta oficina cada um
recebendo um kit de materiais.
• O objetivo da oficina é compreender essencialmente o papel dos fatores de
transcrição na regulação da atividade dos genes e a relação entre o que acontece
no nível gênico com a diferenciação de uma célula. Vale ressaltar que o processo
de diferenciação é bastante complexo e o processo aqui utilizado foi simplificado.
No decorrer da oficina os participantes também utilizarão conhecimentos básicos
de biologia celular e molecular.
Materiais:
• modelo de célula (blastômero), que servirá de “tabuleiro”, constituído de base de
pano representando o citoplasma e os limites da célula (onde estaria a membrana
plasmática), e a prancha representando o núcleo com trechos de dois
cromossomos (A e B) em seu interior (ao modelo não obedece às proporções reais
entre as estruturas);
• peças em cartolina com as opções: DNA, RNAr (RNA ribossômico), RNAt (RNA
transportador) e RNAm (RNA mensageiro);
• peças em resina com diferentes contornos;
• peças tubulares com região de encaixe;
• clipes coloridos;
• texto de apoio “As primeiras mudanças morfológicas no embrião”, disponível na
página 101 da apostila (consultar durante o jogo se necessário; recomendamos a
leitura do texto ao término da oficina).
Regras da oficina:
1. Disponha a prancha-núcleo na base de pano que representa o citoplasma da
célula. Disponha clipes coloridos em uma região do citoplasma. Esses clipes
representam estímulos que uma célula pode enviar para uma vizinha.
2. No núcleo, inicia-se a transcrição do gene S, localizado no cromossomo A.
Localize a peça que indica corretamente qual o produto da transcrição e
coloque-a no quadro amarelo correspondente.
3. Após a transcrição do gene S, ocorre a tradução no citoplasma, com a
formação da proteína S.
4. A proteína S atravessa a membrana nuclear e, dentro do núcleo, liga-se à
região promotora do gene CDH-1, localizada no cromossomo B. Sabendo
disso, identifique a peça que representa a proteína S e coloque-a no devido
lugar.
5. A proteína S ligada à região promotora do gene CDH-1 impede a transcrição
desse gene.
6. Aproxime seu blastômero do da outra equipe. Quando os limites se tocarem,
envie os estímulos para seu vizinho e receba os dele. Os estímulos vão até o
núcleo e impedem a transcrição do gene S. Represente esta etapa e
represente as conseqüências desse bloqueio, retirando todos os transcritos do
gene S e todas as proteínas S de sua célula.
7. Agora a região promotora do gene CDH-1 está desbloqueada, e o gene pode
ser transcrito. Localize a peça que indica corretamente qual o produto da
transcrição e coloque-a no quadro amarelo correspondente.
8. Após a transcrição do gene CDH-1, ocorre a sua tradução no citoplasma, com
a formação da proteína E-caderina. Essa proteína vai para a membrana
99
plasmática do blastômero, na região de contato com a célula vizinha.
Represente esta etapa utilizando a peça adequada.
9. Agora o seu blastômero vai aderir ao blastômero do outro grupo através das Ecaderinas. Represente esta etapa e também o achatamento da célula
manipulando a base de pano.
10. O desenho abaixo representa um blastocisto, em corte transversal. Identifique
no desenho abaixo em qual das camadas – 1, 2, 3 ou 4 – o seu blastômero
estaria e justifique a escolha:
100
AS PRIMEIRAS MUDANÇAS MORFOLÓGICAS NO EMBRIÃO
O início do desenvolvimento embrionário nos vertebrados caracteriza-se por uma
fase de segmentação, que envolve uma série de divisões mitóticas a partir do zigoto,
seguida da formação da blástula (ou blastocisto, no caso dos mamíferos) e da gástrula.
Nesses dois últimos estágios, além das divisões mitóticas ocorrem rearranjos espaciais
das células do embrião e o início da diferenciação dos folhetos embrionários, que em
outro momento darão origem aos diversos tecidos e órgãos. Vamos analisar aqui alguns
dos fatores envolvidos na determinação do arranjo das células no embrião logo no início
de seu desenvolvimento, tomando como exemplo o embrião de camundongo, o mais
estudado entre as espécies de mamíferos.
Formação do trofoblasto: a primeira modificação na arquitetura celular do embrião
Após a fecundação, o zigoto inicia a primeira divisão mitótica, originando duas
células morfologicamente idênticas chamadas blastômeros. Cada blastômero sofre novas
divisões, chegando ao estágio de mórula (amora, em Latim). Os blastômeros mantêm-se
unidos uns aos outros, formando uma estrutura mais compacta. A figura a seguir resume
esses eventos iniciais da vida embrionária:
Figura 1. Início da segmentação no embrião.
A partir do estágio de 16 células, os blastômeros mais superficiais sofrem um
achatamento progressivo e passam a expressar em suas membranas plasmáticas
estruturas de adesão típicas de células epiteliais, como as zônulas de adesão, as zônulas
de oclusão e as junções comunicantes (gap junctions). Essas células modificadas formam
o primeiro epitélio do embrião, o trofoblasto.
As células do trofoblasto migram determinando o aparecimento de uma cavidade
interna, a blastocele. As células embrionárias que não sofrem essas transformações
passam a compor a massa celular interna ou botão embrionário. O embrião apresentando
trofoblasto, massa celular interna e blastocele é chamado blastocisto.
Figura
2:
Esquema
de
blastocisto,
representado em corte. (1) Massa celular
interna; (2) cápsula protetora; (3) trofoblasto;
(4)
blastocele.
Repare
a
diferença
morfológica entre as células da massa
interna e da massa externa do embrião.
101
Adesão entre células: muito além de uma simples união
Observa-se que, à medida que o número de células aumenta na mórula, a
formação de estruturas de adesão também aumenta, como indica a figura a seguir. O
resultado é a compactação da mórula.
Figura 3. Mudanças na forma e na ocorrência de estruturas de adesão de membrana plasmática
em células da mórula.
A formação das junções celulares nos blastômeros está relacionada com a
presença de diversas proteínas que se ligam à membrana plasmática e ao citoesqueleto.
Uma dessas proteínas é a E-caderina (“E” de epitelial), codificada pelo gene CDH-1 e
fundamental para a formação das zônulas de adesão.
Figura 4. Detalhe da adesão entre duas células vizinhas com a participação da E-caderina.
O zigoto herda de sua mãe moléculas de E-caderina, pois sua expressão ocorre
no óvulo. Após a primeira divisão do zigoto, são os próprios blastômeros que sintetizam a
proteína, indicando que o gene CDH-1 está ativado.
Para que o gene CDH-1 permaneça ativo, um outro gene, o Snail, deve estar
bloqueado. Quando o gene Snail, localizado em outro cromossomo, não está bloqueado,
seu transcrito é traduzido em uma proteína que bloqueia a transcrição do gene CDH-1.
Aparentemente, existe uma comunicação entre os blastômeros mais externos da
mórula. Graças a essa comunicação ocorre liberação de fatores que bloqueiam o gene
Snail e como conseqüência o gene Cdh-1 é ativado. Assim, quando uma célula se
desenvolve tendo contato íntimo com células vizinhas a expressão de E-caderina
aumenta e há formação das junções entre as células, o que resulta no aumento da
adesão entre os blastômeros, na compactação da mórula e depois na formação das
células do trofoblasto. Nas células que dão origem à massa interna do embrião o gene
Snail está ativado e a expressão de E-caderina é reduzida em relação às células do
trofoblasto.
Observe novamente a figura 3. É possível perceber que não ocorre apenas um
aumento no número de junções entre as células; também ocorre a polarização de células
embrionárias, sendo possível distinguir as regiões basal, laterais e o apical. Cada uma
dessas áreas apresenta estruturas distintas na membrana plasmática: microvilos na
região apical, zônulas de oclusão e de adesão e junções comunicantes na região lateral,
estruturas de adesão na região basal. O citoesqueleto também se reorganiza, mudando o
formato dessas células, que passam a ser achatadas. As células embrionárias que sofrem
essas modificações durante a formação do blastocisto passam a formar o trofoblasto.
A relação entre adesão celular e expressão de E-caderina também se verifica nas
células do organismo adulto. A redução da expressão de E-caderina em células tumorais
humanas já foi verificada em certos tipos de tumores invasivos de pele, cabeça, pulmão,
mama, tireóide, estômago, intestino e ovário. Essa redução é um indício de malignidade,
pois as células tumorais estão mais desagregadas e podem, sob influência de outros
fatores, se espalhar para outros tecidos do corpo.
O que apresentamos aqui, embora de modo bastante simplificado, mostra que o
contato entre células vizinhas possui um efeito sinalizador e que a comunicação
intercelular é um fator fundamental na regulação do processo de diferenciação. Mostra,
ainda, que os sinais recebidos por uma célula resultam em diferenciação porque a
atividade de certos genes é alterada.
Fontes de consulta:
• Alberts et al. Molecular Biology of the Cell. Garland Science, 2002.
• Jamora, C. et al. Links between signal transduction, transcription and adhesion in epithelial
bud development. Nature (2003) 422: 317-322.
• University of Washington - Gene Reviews:
www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowTOC&rid=gene.TOC
• Eurekah Bioscience Database – www.eurekah.com/
Questões:
a) Faça um esquema mostrando a relação funcional entre os genes Cdh-1 e Snail no
zigoto e após a primeira divisão célular.
b) Qual a conseqüência morfológica da ativação do gene Xdh-1?
103
ATIVIDADE 5 - DIFERENCIAÇÃO MUSCULAR
Paula Cristina Gorgueira Onofre
Objetivo da atividade:
Entender como se dá a diferenciação muscular e quais são suas etapas.
Materiais
• Massinha de modelar de uma única cor
• Miçangas vermelhas, azuis e verdes
• Pedaço de papel plastificado representando o “tecido”
• Cartão plastificado representando o “núcleo”
• Envelope com as “proteínas”
Montagem inicial
• Retire o material do envelope e disponha-o sobre a bancada.
Procedimento
Siga as instruções abaixo e vá respondendo as perguntas a medida que manipula o
material:
1. Com a massa de modelar modele mioblastos (célula precursora do fibroblasto)
com aproximadamente 3 cm de diâmetro e coloque-os dentro da área no tecido.
Um novo mioblasto deve ser colocado a cada 5 segundos.
2. Quando um mioblasto tocar cinco ou mais, “ligue” o gene MyoD no “núcleo”.
• Qual o estímulo para esta ativação?
• O que é produzido com a ativação do gene MyoD?
• Em quantas etapas?
• Marque a ativação do MyoD nos mioblastos usando a miçanga vermelha.
Nesta etapa a célula já está comprometida com a via de diferenciação
muscular.
3. Repita os passos anteriores até que sejam produzidos MyoD em 3 ou mais
células. Neste ponto, no núcleo, remova o inibidor do gene 2 e faça o MyoD atuar.
• O que acontece? Qual o papel funcional do MyoD?
• Marque as células com o gene 2 ativo utilizando o percevejo azul e
alongue-as no formato de um fuso, mantendo-as na mesma posição no
tecido.
4. No núcleo, faça o outro fator de transcrição atuar nos genes específicos
musculares.
• O que acontece?
• O que é produzido?
• Marque a ativação dos outros genes com um percevejo verde e funda estas
células marcadas duas a duas. Nesta etapa a célula é chamada de miotubo,
está completamente diferenciada e torna-se contrátil.
104
Texto de apoio DESENVOLVIMENTO MUSCULAR
O músculo esquelético dos vertebrados é derivado de estruturas mesodérmicas
segmentadas, chamadas somitos (figura 1). A diferenciação muscular é precedida por
muitos passos, durante os quais as células precursoras migram, proliferam e finalmente
são determinadas pela expressão de fatores miogênicos.
O principal fator miogênico é o MyoD. Esta proteína é um fator de transcrição que
leva a ativação de diversos genes, responsáveis pela modificação da célula precursora
mesodermal em outra, já determinada, chamada de mioblasto. Os mioblastos já
apresentam comprometimento na via de diferenciação muscular, porém ainda não
expressam as proteínas do músculo diferenciado e são capazes de proliferar.
Quando submetidos a alguns estímulos específicos os mioblastos param de
proliferar e prosseguem na via de diferenciação. O MyoD passa a ativar outros fatores de
transcrição (como a miogenina), que vão agir apenas nos genes das células de músculo.
Após uma cascata de eventos regulatórios passam a expressar miosina e outras
proteínas musculares constituintes dos sarcômeros organizados, fundem-se, alongam-se
e assim passam a constituir as estruturas do músculo propriamente dito, chamadas
miotubos (figura 2).
Após o nascimento, algumas células permanecem determinadas, porém não
diferenciadas no tecido muscular (no estágio de mioblasto). São as chamadas células
satélite, responsáveis pela regeneração muscular ao longo da vida do indivíduo. Quando
são necessárias, como no caso de lesões musculares, as células satélite passam pelas
mesmas etapas de diferenciação já descritas acima e podem restaurar as fibras
musculares, tanto pela sua fusão nos locais lesionados (causando hipertrofia) quanto pela
formação de novas fibras (causando hiperplasia). Uma característica das fibras
regeneradas é a posição dos núcleos celulares, que se localizam centralmente, enquanto
que nas fibras normais os núcleos localizam-se nas periferias do sincício (figura 3).
Figura 1: Cortes
transversais
mostrando o
desenvolvimento da
camada mesodérmica.
Dias após o
desenvolvimento: A.
17.
B. 19.
C. 20.
D. 21.
A camada fina do
mesoderma dá origem
aos somitos.
105
Figura 2.
Etapas da
diferenciaç
ão
muscular.
Figura 3. Processo de regeneração muscular
Referências:
http://connection.lww.com/Products/sadler/imagebank.asp
http://departments.oxy.edu/biology/Franck/Bio130S_2002/bio130_april26_lecture_devbio.htm
http://www.yorku.ca/thawke/images.html
Buckingham, M; Bajard, L.; Chang, T; et al. The formation of skeletal muscle: from somite to limb. J. Anat. (2003) 202, pp
59-68.
Brand-Saberi, B.; Christ, B. Genetic and epigenetic control of muscle development in vertebrates. Cell tissue res (1999)
296:199-212
106
ESTUDO DIRIGIDO 2
CLONAGEM REPRODUTIVA versus CLONAGEM TERAPÊUTICA
Fernando Nodari
Com base na figura acima, responda as seguintes questões:
1. Compare a formação dos zigotos nos esquemas A, B e C.
2. Levante uma hipótese que explique porque nos procedimentos para clonagem reprodutiva
(B) e clonagem terapêutica (C) o núcleo do ovócito é removido. Justifique.
3. Diferencie a clonagem reprodutiva (B) da terapêutica (C).
4. Se, no esquema B, a célula diferenciada for de um camundongo preto macho e o ovócito
for de um camundongo branco fêmea, qual será o fenótipo do camundongo clonado?
5. Se as células sangüíneas produzidas no esquema C forem implantadas no mesmo
indivíduo que doou a célula diferenciada, esse indivíduo pode desenvolver uma rejeição a
essas células sangüíneas? Por quê?
Para pensar:
Suponha que a célula diferenciada no esquema B seja uma célula da pele. Como o núcleo
dessa célula, que expressa os genes específicos de uma célula da pele, foi capaz de parar de
expressá-los e passar a expressar os genes de um zigoto?
107
ATIVIDADE 6 – JOGO DA CÉLULA-TRONCO
Silvio Higa
Para jogar com tabuleiro:
1. Cada jogador escolhe uma peça identificada por cor diferente.
1. Inicia o jogo a pessoa que obtiver o maior número ao jogar um dado.
2. O primeiro jogador retira uma carta do monte e lê a pergunta (inclusive as alternativas)
para o jogador que se encontra à sua direita.
3. Se o jogador acertar, avança seis casas, mas se errar, recua duas. O jogador pode optar
por passar a vez, dando a chance para o próximo a sua direita responder. Este jogador também
pode passar a vez. Se nenhum jogador acertar a resposta a carta utilizada volta para o final do
monte.
4. O segundo jogador retira uma nova carta e reinicia a rodada.
5. Vence aquele que chegar primeiro no final do tabuleiro.
Para jogar sem tabuleiro:
1. Sortear a pessoa que iniciará o jogo.
2. O primeiro jogador deve retirar uma carta do monte e ler (inclusive as alternativas) para
o jogador que se encontra à sua direita.
3. Se o jogador acertar, fica com a carta, se errar, a carta é eliminada do jogo.
4.. O jogo termina após o final do tempo previamente determinado pelo grupo ou quando
terminarem as cartas.
6. Vence aquele que acumular maior quantidade de cartas.
Observações:
• O tabuleiro encontra-se nas páginas 109 e 110
• Os enunciados das cartas encontram-se nas páginas 111 a 117
108

INÍCIO
FIM
O BLASTOCISTO CONTÉM CÉLULAS-TRONCO PLURIPOTENTES
blastocisto
Cerca de 4 dias
em cultura
Ovo
fertilizado
morula
Massa interna de células
trofoblasto
Célula-tronco
embrionária
Placas na
incubadora
Avance
mais
uma
casa
Retorne uma casa
109
Avance mais uma
casa
Avance
mais
duas
casas
Retorne
uma
casa

Avance mais uma
casa
110
Cartas do jogo
Célula capaz de formar todos
os tipos celulares
Exemplos: zigoto e
blastômeros.
a) Totipotente.
b) Pluripotente.
c) Multipotente.
Célula capaz de formar
poucos tipos celulares.
Exemplo: célula precursora
mielóide.
a) Multipotente
b) Oligopotente.
c) Nulipotente.
Célula indiferenciada
encontrada em tecidos
adultos que pode renovar-se
a si mesma (com certas
limitações) e se diferenciar
em todas as células
especializadas do tecido do
qual foi originada.
a) Célula-tronco adulta.
b) Célula-tronco
embrionária.
c) zigoto
É a capacidade de uma
célula-tronco adulta de um
tecido gerar células
especializadas de um outro
tecido. Exemplo: célulastronco hematopoiéticas
podem gerar neurônios.
a) Transcrição.
b) Diferenciação.
c) Plasticidade.
Célula capaz de gerar os três tipos
de células germinativas
(ectoderma, mesoderma e
endoderma), ou seja, tem o
potencial para se desenvolver nos
mais de 200 tipos celulares
conhecidos do corpo humano.
Célula capaz de formar vários
tipos celulares.
Exemplo: célula-tronco adulta.
a) Totipotente.
b) Pluripotente.
c) Multipotente
a) Célula-tronco adulta.
b) Pluripotente.
c) Multipotente.
Célula incapaz de formar outros
tipos celulares.
Exemplo: hemácia.
Célula capaz de se dividir por
períodos indefinidos sem dar
origem a células especializadas.
a) Multipotente
b) Oligopotente.
c) Nulipotente.
a) pluripotente.
b) oligopotente.
c) nulipotente.
Célula indiferenciada encontrada
no embrião que tem o potencial
para se diferenciar numa ampla
variedade de células
especializadas.
a) Célula-tronco adulta.
b) Célula-tronco embrionária.
c) Zigoto.
São obtidas de blastocisto préimplantacionais, cerca de 5 dias
após a fertilização.
a) Célula-tronco embrionária ou
celular pluripotente.
b) Célula totipotente ou zigoto.
c) Célula unipotente ou
nulipotente.
É o processo através do qual
uma célula não especializada
torna-se especializada.
a) Mitose.
b) Diferenciação.
c) Transcrição.
Podem ser encontradas no
cérebro, medulas ósseas,
sangue periférico, músculos
esqueléticos, tecido epitelial da
pele e do tubo digestório,
córnea, polpa dentária, retina,
fígado e pâncreas.
a)
Célula-tronco adulta.
b)
Célula-tronco
embrionária.
c)
Blastômero.
111
São obtidas de blastocisto
pré-implantacionais, cerca de
5 dias após a fertilização.
Podem ser encontradas no
cérebro, medulas ósseas, sangue
periférico, músculos esqueléticos,
tecido epitelial da pele e do tubo
digestório, córnea, polpa dentária,
retina, fígado e pâncreas.
a) Célula-tronco embrionária ou
celular pluripotente.
b) Célula totipotente ou zigoto.
c) Célula unipotente ou
a) Célula-tronco adulta.
nulipotente.
b) Célula-tronco embrionária
c) Blastômero.
Existe uma célula-tronco adulta
universal, ou seja, capaz de dar
origem a qualquer tecido?
a) Sim, existe.
b) Não existe.
c) Os cientistas ainda não
sabem responder esta
pergunta.
É uma celula multipotente.
Célula diferenciada de um
tecido assume característica de
células de outro tecido
a) Diferenciação.
b) Desdiferenciação
c) Transdiferenciação.
É uma célula totipotente.
a) Célula-tronco embrionária.
b) Célula-tronco adulta.
c) Zigoto.
Possui enzima telomerase que
possibilita a manutenção de
longos telômeros, isto garante
a capacidade de replicação
por muitas gerações.
a) Célula pluripotente.
b) Célula oligopotente.
c) CélulanNulipotente.
É uma célula pluripotente.
a) Célula-tronco embrionária.
b) Célula-tronco adulta.
c) Zigoto.
São obtidas de blastocistos préimplantacionais, cerca de 5 dias
após a fertilização.
a) Linhagens de células-tronco
embrionárias.
b) Linhagens de células-tronco
adultas.
c) Linhagens de células
multipotentes.
São raras e, geralmente, difíceis de
serem identificadas, isoladas e
purificadas.
a) Células-tronco embrionárias.
b) Células-tronco adultas.
c) Células nulipotentes.
a) Célula-tronco embrionária.
b) Célula-tronco adulta.
c) Zigoto.
Existe uma célula-tronco adulta
universal, ou seja, capaz de dar
origem a qualquer tecido?
a) Sim, existe.
b) Não existe
c) Os cientistas ainda não sabem
responder esta pergunta.
Já foi demonstrado que uma
única célula-tronco
hematopoiética é capaz de
reconstituir toda a medula óssea
após a mesma ter sido destruída
por radiação. A afirmativa é:
a) falsa.
b) verdadeira, mas só foi
demonstrado em ratos.
c) verdadeira e já foi
demonstrado em ratos e
humanos.
112
Em laboratório, as célulastronco __1__ podem
multiplicar-se por muitas
gerações sem que haja
diferenciação; já as __2__ ,
sofrem diferenciação. 1 e 2
podem ser substituídos por
a) adultas e embrionárias.
b) embrionárias e adultas.
c) adultas e pluripotentes.
Já foi demonstrado que uma
única célula-tronco
hematopoiética é capaz de
reconstituir toda a medula
óssea após a mesma ter sido
destruída por radiação. A
afirmativa é:
d) falsa.
e) verdadeira, mas só foi
demonstrado em ratos.
As células-tronco no adulto
são "sobras" das célulastronco embrionárias?
a) Sim.
b) Não.
c) Os cientistas ainda não
sabem responder esta
pergunta.
Os cientistas ainda NÃO
sabem: (1) quais são os
fatores responsáveis pela
migração das células-tronco
até os tecidos danificados, (2)
quais são os controles
intrínsecos que fazem uma
célula-tronco se diferenciar em
determinado tipo celular ao
invés de outro. As afirmativas
1 e 2 são:
a) ambas verdadeiras.
b) ambas falsas.
c) verdadeira e falsa,
respectivamente.
Já foi demonstrado que célulastronco adultas da medula óssea são
capazes de dar origem a neurônios.
A este fenômeno dá-se o nome de
a) diferenciação.
b) desdiferenciação
c) plasticidade.
Células-tronco adultas e
embrionárias possuem a
capacidade de auto-replicação e de
dar origem a células especializadas.
A afirmativa é:
a) totalmente falsa.
b) totalmente verdadeira.
c) parcialmente verdadeira.
A plasticidade apresentada pelas
células-tronco in vitro também
ocorre in vivo?
Células-tronco embrionárias,
quando injetadas em cobaias
cujo sistema imunológico foi
suprimido, geram teratomas
(mistura de diferentes tipos
celulares). A afirmativa é:
a) verdadeira.
b) falsa, pois o fenômeno foi
observado com células
tronco adultas.
c) falsa, pois geram tumores,
mas não geram teratomas.
Células-tronco adultas e
embrionárias são capazes de
proliferar e de se especializar
quando transplantadas para
animais cujo sistema
imunológico foi ...
a) estimulado.
b) suprimido.
c) mantido.
Existe uma célula-tronco adulta
universal, ou seja, capaz de dar
origem a qualquer tecido?
a) Sim, existe.
Sim.
b) Não existe
c) Os cientistas ainda não sabem
Não.
Os cientistas ainda não
responder esta pergunta.
sabem responder esta
pergunta.
Os cientistas ainda NÃO sabem: (1)
quais são os mecanismos que
NÃO podemos considerar como
permitem as células-tronco
potencial uso das células-tronco:
embrionárias proliferarem in vitro
sem que haja diferenciação, (2)
a) transplante para restaurar
qual estágio de diferenciação da
lesões na medula espinhal.
célula-tronco é o melhor para
b) meio para testar novas
transplante. As afirmativas 1 e 2
drogas terapêuticas.
c) cura para Síndrome de
são:
a) ambas verdadeiras.
Down.
b) ambas falsas.
c) verdadeira e falsa,
respectivamente.
a)
b)
c)
113
As técnicas de transferência
nuclear podem reprogramar
uma célula de tal forma que
fique idêntica às células do
receptor, evitando, assim, a
rejeição. A frase está
relacionada com
As células do sistema nervoso têm
origem a partir de qual folheto
embrionário?
a) Ectoderma.
b) Mesoderma.
c) Endoderma.
a) clonagem reprodutiva.
b) clonagem terapêutica.
c) transgênicos.
. As células que constituem o
sangue têm origem a partir de
qual folheto embrionário?
a) Ectoderma
b) Mesoderma.
c) Endoderma
As células que constituem o
epitélio do tubo digestório têm
origem a partir de qual folheto
embrionário?
a) Ectoderma.
b) Mesoderma.
c) Endoderma.
Estágio do desenvolvimento
embrionário que sucede a
mórula. É uma bola oca de
células com uma cavidade
interna, a blastocele, delimitada
por uma camada celular.
a) Blástula.
b) Gástrula.
c) Nêurula.
As células musculares têm origem a
partir de qual folheto embrionário?
a)
b)
c)
Ectoderma.
Mesoderma.
Endoderma.
As células da epiderme e seus
anexos (pêlos, glândulas, ) tem
origem a partir de qual folheto
embrionário?
a)
b)
c)
.
Ectoderma.
Mesoderma.
Endoderma
As células que constituem os
ossos têm origem a partir de qual
folheto embrionário?
a) Ectoderma.
b) Mesoderma.
c) Endoderma.
As células que constituem o
pâncreas e o estomago têm origem
a partir de qual folheto embrionário?
a) Ectoderma.
b) Mesoderma.
c) Endoderma.
Estágio do desenvolvimento
embrionário que sucede a blástula.
Apresenta uma cavidade, o
arquêntero que se comunica com o
exterior através do blastóporo.
a) Blástula.
b) Gástrula.
c) Nêurula.
Estrutura maciça de células.
Fase anterior à blástula.
a) Mórula.
b) Gástrula.
c) Nêurula.
114
Cada uma das divisões
celulares que ocorrem no ovo,
nas primeiras fases do
desenvolvimento embrionário.
a)
b)
c)
Clivagem.
Clasmocitose.
Diapedese.
Molécula que contém
simultaneamente grupos
funcionais amina e ácido
carboxílico.
a) aminoácido
b) carboidrato
c) nucleotídeo.
No seu interior atua a enzima
RNA polimerase.
a) ribossomo
b) lisossomo
c) núcleo
Organela responsável pela
síntese protéica e que possui
uma subunidade grande e outra
pequena.
a) Mitocôndria.
b) Núcleo
c) Ribossomo.
Organela responsável pela
síntese de ácidos graxos,
esteróides e fosfolipídios.
a) Retículo endoplasmático
liso.
b) Retículo endoplasmático
rugoso.
c) Complexo golgiense.
Estágio do desenvolvimento
embrionário que sucede a gástrula.
a)
b)
c)
Mórula.
Blástula.
Nêurula.
O DNA e o RNA são formados por
a) aminoácidos
b) carboidratos
c) nucleotídeos
No seu interior ocorre a transcrição.
a) ribossomo
b) lisossomo
c) núcleo
Organela na qual ocorre o encontro
do códon com o anticódon, possui
uma subunidade grande e outra
pequena.
a) Mitocôndria.
b) Núcleo.
c) Ribossomo.
Organela que armazena enzimas
digestivas e que irá se juntar ao
fagossomo ou pinossomo.
b) Lisossomo
c) Fagossomo
d) Peroxissomo.
Nome dado a qualquer um dos
três tecidos embrionários que
darão origem aos diversos
tecidos e órgãos do animal
adulto.
a)
b)
c)
Blástula.
Folheto germinativo.
Ectoderma.
No seu interior existe grande
quantidade de DNA.
a) ribossomo
b) lisossomo
c) núcleo.
Organela responsável pela
síntese e transporte de
proteínas.
a) reticulo endoplasmático
liso
b) Retículo
endoplasmático
rugoso.
c) Complexo golgiense.
Organela que pode ser
encontrada aderida ao retículo
endoplasmático rugoso, dentro
das mitocôndrias e livre no
hialoplasma.
a) Lisossomo
b) Peroxissomo
c) Ribossomo.
Organela que tem origem a partir
do complexo golgiense e que
está relacionada à autofagia
(digestão de partículas da
própria célula).
a)
b)
c)
Lisossomo.
Fagossomo.
Peroxissomo.
115
Originado a partir da fagocitose
e que irá se junta ao lisossomo
formando o vacúolo digestivo.
a) Lisossomo.
b) Fagossomo.
c) Peroxissomo.
Conjunto de fibras e túbulos
protéicos que dá sustentação
e define a forma da célula.
Relacionado também com a
movimentação dos
cromossomos durante a
divisão celular.
Organela que armazena catalase,
enzima responsável pela
degradação da água oxigenada.
a) Lisossomo.
b) Fagossomo.
c) Peroxissomo.
Conjunto de fibras protéicas que
permitem a contração muscular, o
movimento amebóide, o movimento
dos cílios e flagelos.
a)
b)
c)
Enzimas.
fibras do fuso.
Citoesqueleto.
Organela formada por bolsas
membranosas achatadas e que
recebe vesículas do RER.
a)
b)
c)
.
Reticulo endoplasmático.
Complexo golgiense.
Centríolo
Organela que origina lisossomos,
vesículas de secreção o
acrossomo do espermatozóide.
a) Reticulo endoplasmático
b) Complexo golgiense.
c) Centríolo.
a) Enzimas.
b) Fibras do fuso
Local no interior da célula
onde ocorrem diversos
fenômenos como glicólise, por
exemplo
a) Mitocôndria.
b) Hialoplasma.
c) Ribossomo.
Constituída por lipídeos e
proteínas, é semipermeável e
isola a célula do ambiente
externo.
a) Enzimas.
b) Membrana plasmática.
c) Carioteca.
Cada uma das formas que um
gene pode apresentar.
a) Homólogo.
b) Análogo.
c) Alelo.
Organela no interior da qual ocorre
a respiração celular
Organela com DNA circular
a) Retículo endoplasmático.
b) Ribossomo.
c) Mitocôndria.
a)
b)
c)
Organela responsável pela
formação de cílios, flagelos e das
fibras do fuso.
No interior desta organela ocorre
o ciclo de Krebs e a cadeia
respiratória com produção de
ATP, gás carbônico e água.
a) Centríolo.
b) Ribossomo.
c) Lisossomo.
Cada um dos dois filamentos do
cromossomo duplicado que se
mantêm unidos pelo centrômero.
a) Cromátides.
b) DNA.
c) Cromossomos.
Retículo endoplasmático.
Ribossomo.
Mitocôndria.
a) Retículo endoplasmático.
a) Ribossomo.
b) Mitocôndria.
Nome dado ao cromossomo X
inativado e condensado das
fêmeas de mamíferos.
a) Cromatina sexual.
b) Cromátide-irmã.
c) Cariótipo
.
116
Cada um dos longos
filamentos de DNA presentes
no núcleo de células
eucarióticas.
a) Corpúsculo de Barr.
b) Genoma.
c) Cromossomo.
Ácido nucléico constituído por
desoxirribose, fosfato e bases
nitrogenadas. Forma uma
molécula filamentosa com
cadeia dupla e arranjo
helicoidal.
Um par de cromossomos
geneticamente equivalentes,
presente em uma célula diplóide.
a) Cromátides-irmãs.
b) Cromossomos homólogos.
c) Cromatina sexual.
É a substância que forma os genes.
a)
b)
c)
DNA.
RNA mensageiro.
RNA transportador.
a) Códon.
b) Anticódon.
c) Gene.
a) Centríolo.
a) Centrômero.
b) Nucléolo.
Constituição genética de um
indivíduo que, em interação com
o ambiente, determina suas
características (fenótipo).
a)
b)
c)
a) DNA.
b) RNA mensageiro.
c) RNA transportador.
Segmento de molécula de
DNA que contém uma
instrução gênica codificada
para a síntese de uma
proteína.
Região cromossômica pela qual
as cromátides-irmãs mantêm-se
unidas.
Revestimento formado por
moléculas de glicídios frouxamente
entrelaçadas, situados
externamente à membrana
plasmática de células animais.
a) Parede celular de celulose.
b) Glicocálix.
c) Desmossomos.
Cariótipo.
Fenótipo.
Genótipo.
Característica ou conjunto de
características físicas,
fisiológicas ou comportamentais
de um ser vivo.
a) Cariótipo.
b) Fenótipo.
c) Genótipo.
117
ATIVIDADE 6 - HEMATOPOIESE: SEGUINDO UMA VIA DE DIFERENCIAÇÃO
Materiais:
• um tabuleiro com a indicação de três regiões: medula óssea, sangue (circulação
sanguínea) e outro tecido;
• uma chave de classificação descrevendo tipos de células sanguíneas em diferentes níveis
de diferenciação, reconstituindo vias de diferenciação durante a hematopoiese;
• um dado de seis faces;
• peças representando células do sangue em diferentes níveis de diferenciação.
Regras da atividade:
1. Iniciar com a leitura da primeira página da chave de classificação. Localizar a peça que
representa a célula-tronco hematopoética multipotente inicial e colocá-la no tabuleiro na
região correspondente à medula óssea.
2. Lançar o dado quando solicitado e seguir as instruções da chave, indo para a página
indicada.
3. De uma página para outra, ocorre um evento de diferenciação, resultando em um
determinado tipo celular. Localizar esse tipo celular entre as peças disponíveis e arranjar
no tabuleiro no local adequado.
4. Ao final da oficina espera-se obter uma seqüência de tipos celulares representando uma
via de diferenciação hematopoiética.
Tempo estimado: 30 minutos
Observação: a chave de classificação encontra-se a seguir.
118
Chave de classificação
Pág. 1
Célula-tronco hematopoética (CT-H)

Principal característica: é uma célula-tronco multipotente, pois tem o potencial de gerar linhagens de células
que darão origem aos diversos tipos de células do sangue, como as hemácias, os granulócitos, os linfócitos, os
monócitos e os megacariócitos (de onde se originam as plaquetas).

A célula-tronco hematopoética multipotente origina por mitose células-filhas que seguem dois destinos: umas
permanecem como células-tronco, mantendo a população dessas células na medula óssea vermelha, e outras se
tornam células progenitoras, que também são multipotentes mas com potencialidade reduzida em relação à célulatronco inicial.
Você é uma CT-H que responde a um fator A, presente no meio extracelular. O fator A estimula a divisão mitótica em
células-tronco. Para saber o seu destino após a divisão, lance o dado e:
• se sair um número par, vá para a página 2;
• se sair um número ímpar, vá para a página 3.
Pág. 2
2. Você continua na medula óssea como célula-tronco, mantendo o mesmo nível de potencialidade do estágio anterior.
Lance o dado e:
•
se sair um número par, continue nesta página e lance o dado novamente;
•
se sair um número ímpar, vá para a página 3.
Pág. 3
3. Você se transformou em uma célula-tronco progenitora multipotente.
Dois fatores estão presentes no meio extracelular: o fator B, que determina a redução da atividade mitótica, e o IL-3,
que é um fator de crescimento celular. Para saber a qual dos fatores você é capaz de responder, lance o dado e:
• se sair 1 ou 2, vá para a página 2;
• se sair 3 ou 4, vá para a página 4;
• se sair 5 ou 6, vá para a página 5.
Pág. 4
4. Você respondeu ao fator B, reduzindo sua atividade mitótica, e não respondeu ao fator IL-3. Tornou-se uma célulatronco linfóide multipotente.
Dois fatores – E e F – estão presentes no meio extracelular e atuam promovendo vias de determinação distintas. Uma
célula determinada torna-se mais comprometida com um destino de diferenciação, reduzindo sua potencialidade.
Para saber a qual dos fatores de determinação você é capaz de responder, lance o dado e:
•
se sair 1 ou 2, você não responde aos estímulos → vá para a página 2;
•
se sair 3 ou 4, vá para a página 6;
•
se sair 5 ou 6, vá para a página 7.
Pág. 5
5. Você respondeu ao fator B, reduzindo sua atividade mitótica, e também respondeu ao fator IL-3, tornando-se uma
célula-tronco mielóide multipotente.
Dois fatores – G e H – estão presentes no meio extracelular e atuam promovendo vias de determinação distintas. Uma
célula determinada torna-se mais comprometida com um destino de diferenciação, reduzindo sua potencialidade.
Para saber a qual dos fatores de determinação você é capaz de responder, lance o dado e:
•
se sair 1 ou 2, você não responde aos estímulos → vá para a página 2;
•
se sair 3 ou 4, vá para a página 12;
•
se sair 5 ou 6, vá para a página 13.
Pág. 6
6. Você respondeu ao fator E, que é um estímulo de determinação e também estimula sua ida ao timo. Você se tornou,
então, uma célula progenitora de linfócito T e migrou para o timo.
Para saber o que vai acontecer com você chegando ao timo, vá para a página 10.
Pág. 7
7. Você respondeu ao fator F, que é um estímulo de determinação. Você se tornou, então, uma célula progenitora de
linfócito B, que permanece na medula óssea.
Para saber o que vai acontecer com você, vá para a página 8.
Pág. 8
8. Existem fatores de diferenciação presentes na medula óssea e você respondeu a eles, tornando-se a célula
precursora de linfócitos B ou linfoblasto-B.
Em seguida, você recebeu estímulos para se dividir e estímulos para diferenciação de todas as células-filhas. Para
saber o que vai acontecer com você e com suas células-filhas, vá para a página 9.
Pág. 9
9. Você respondeu a fatores de diferenciação, sofreu um processo de maturação e se tornou um linfócito B. Você não
responde mais aos estímulos de divisão e não se multiplica mais.
Você é liberado para a corrente sangüínea.
119
Para saber qual a sua morfologia e função quando vai para o sangue, vá para a página 25.
Pág. 10
10. No timo, você entrou em contato com fatores de diferenciação. Você respondeu à presença deles, tornando-se a
célula precursora de linfócitos T ou linfoblasto-T.
O timo também libera um hormônio chamado timosina. Para saber se o que vai acontecer com você após a liberação
de timosina, vá para a página 11.
Pág. 11
11. Você apresentava receptores em sua membrana plasmática que reconhecem o hormônio timosina e, como resposta
à ligação entre os receptores e as moléculas de timosina, você sofreu diferenciação tornando-se um linfócito T.
Para conhecer a sua morfologia e função, vá para a página 24.
Pág. 12
12. Você respondeu ao fator G, que é um estímulo de determinação. Você se tornou, então, uma célula progenitora
granulocítica/monocítica da medula óssea.
Dois fatores – I e J – estão presentes no meio extracelular e atuam promovendo vias de determinação distintas. Uma
célula determinada torna-se mais comprometida com um destino de diferenciação, reduzindo sua potencialidade.
Para saber o que vai acontecer com você, lance o dado e:
• se sair 1 ou 2, você não responde aos estímulos → vá para a página 2;
• se sair 3 ou 4, vá para a página 14;
• se sair 5 ou 6, vá para a página 15.
Pág. 13
13. Você respondeu ao fator H, que é um estímulo de determinação. Você se tornou, então, uma célula progenitora
megacariocítica/eritrocítica da medula óssea.
Dois hormônios presentes no sangue atuam promovendo vias de determinação distintas na medula óssea: são os
hormônios trombopoetina e eritropoetina. Uma célula determinada torna-se mais comprometida com um destino de
diferenciação, reduzindo sua potencialidade.
Para saber o que vai acontecer com você, lance o dado e:
• se sair 1 ou 2, você não responde aos hormônios → vá para a página 2;
• se sair 3 ou 4, vá para a página 20;
• se sair 5 ou 6, vá para a página 21.
Pág. 14
14. Você respondeu ao fator I e se tornou uma célula determinada: o mieloblasto granulocítico.
Em seguida, você recebeu estímulos para o início da diferenciação.
Para saber qual a via de diferenciação que vai seguir, lance o dado e:
• se sair 1, 2 ou 3, vá para a página 17;
• se sair 4 ou 5, vá para a página 18;
• se sair 6, vá para a página 19.
Pág. 15
15. Você respondeu ao fator J e se tornou uma célula determinada: o promonócito.
Em seguida, você recebeu estímulos para se dividir e estímulos para diferenciação de todas as células-filhas.
Para saber o que vai acontecer nessa diferenciação, vá para a página 16.
Pág. 16
16. Após duas divisões mitóticas, você aumentou de volume e se tornou uma célula diferenciada rica em lisossomos.
Você agora recebe o nome de monócito.
Para saber como é sua morfologia e função, vá para a página 29.
Pág. 17
17. Você se tornou um mielócito neutrófilo, uma célula que acumula em seu citoplasma grande quantidade de
grânulos específicos e lisossomos. Você não se divide mais.
O processo de diferenciação celular continua. Você é finalmente liberado para o sangue. Para saber o resultado desse
processo, vá para a página 31.
Pág. 18
18. Você se tornou um mielócito eosinófilo, uma célula que acumula em seu citoplasma grande quantidade de
grânulos acidófilos (que se coram quando a célula é submetida a tratamento com corantes ácidos). Você não se divide
mais.
O processo de diferenciação celular continua. Você é finalmente liberado para o sangue. Para saber o resultado desse
processo, vá para a página 32.
Pág. 19
19. Você se tornou um mielócito basófilo, uma célula que acumula em seu citoplasma grande quantidade de grânulos
de histamina. Você não se divide mais.
O processo de diferenciação celular continua. Você é finalmente liberado para o sangue. Para saber o resultado desse
processo, vá para a página 33.
Pág. 20
120
20. A trombopoetina é sintetizada pelo fígado, liberada na corrente sangüínea e ao passar pela medula óssea difunde
para o tecido hematopoético. Você respondeu à presença do hormônio trombopoetina, pois apresentava os receptores
para esse hormônio na membrana plasmática.
Como resposta a essa ligação, você se tornou uma célula precursora de megacariócito (ou megacarioblasto).
Você vai entrar em uma via de diferenciação. Para saber o que vai acontecer, vá para a página 22.
Pág. 21
21. A eritropoetina é sintetizada pelos rins, liberada na corrente sangüínea e ao passar pela medula óssea difunde para
o tecido hematopoético. Você respondeu à presença do hormônio eritropoetina, pois apresentava os receptores para
esse hormônio na membrana plasmática.
Como resposta a essa ligação, você se tornou uma célula precursora de eritrócito ou pró-eritroblasto. Você não se
divide mais, a cromatina apresenta-se condensada e no citoplasma tem início a síntese da proteína hemoglobina.
Você vai entrar em uma via de diferenciação. Para saber o que vai acontecer, vá para a página 23.
Pág. 22
22. Você se tornou um megacariócito: uma célula grande, que apresenta granulações no citoplasma. Você está
sintetizando proteínas que vão futuramente atuar como fatores de coagulação sangüínea.
As granulações do citoplasma começam a se desprender, gerando fragmentos de célula que são liberados no sangue.
Para saber o que acontece a esses fragmentos, vá para a página 35.
Pág. 23
23. Você se tornou um eritroblasto. Seu tamanho está reduzido em relação ao pró-eritroblasto e você está produzindo
hemoglobina intensamente no citoplasma.
Em cerca de 24 horas, você sofre transformações intensas e passa a ser chamado de reticulócito. Nesse estágio, que
dura cerca de 3 dias, o núcleo é deslocado para a periferia da célula até ser eliminado.
Para saber o resultado dessas transformações, vá para a página 34.
Pág. 24
Linfócitos T
Do timo, os linfócitos T são liberados para a circulação sangüínea e podem migrar para diversos tecidos do corpo
quando ocorre uma infecção. Após o combate à infecção, eles podem voltar ao sangue, circulando continuamente.
Os linfócitos T não sintetizam anticorpos, mas apresentam receptores na membrana plasmática que detectam antígenos
específicos. Assim, um determinado linfócito T possui apenas um tipo de receptor, que reconhece um único tipo de
antígeno.
Os linfócitos T podem ser classificados em subtipos de acordo com sua ação após o reconhecimento do antígeno
específico: existem os citotóxicos, capazes de destruir as células que apresentam o antígeno; os auxiliares, que ativam
linfócitos B; e os supressores, que inibem a liberação de anticorpos pelos linfócitos B quando necessário.
Pág. 25
Linfócitos B
Você passou para a circulação sangüínea no estado maduro, ou seja, com anticorpos já expostos na membrana
plasmática. Do sangue, você também pode ir para o sistema circulatório linfático, passando pela linfa, por linfonodos e
pelo baço.
Um linfócito B produz apenas um tipo específico de anticorpo.
No sangue, moléculas de um antígeno são reconhecidas pelos anticorpos que estão na sua membrana plasmática,
resultando em uma resposta.
Para descobrir que resposta é essa, vá para a página 26.
Pág. 26
Você reconheceu a presença de seu antígeno específico no organismo. Com a ligação antígeno – anticorpo, você
aumenta de volume e divide-se por mitose, por diversas vezes. Ao final do processo, formam-se numerosas células
idênticas.
Para saber o que acontece em seguida, lance o dado e:
• se sair um número par, vá para a página 27;
• se sair um número ímpar, vá para a página 28.
Pág. 27
PLASMÓCITO
Ao final das sucessivas divisões, você faz parte de um grupo de linfócitos B que se transformam em plasmócitos.
O plasmócito é uma célula que produz anticorpos intensamente, liberando-os na corrente sangüínea. Esses anticorpos
reconhecem os antígenos específicos e “chamam a atenção” de macrófagos, neutrófilos e eosinófilos, que vão para o
local da infecção e eliminam as bactérias que possuem o tal antígeno.
Pág. 28
Ao final das sucessivas divisões, você faz parte de um grupo de linfócitos B que se tornam células B de memória.
Você não participará do combate à infecção bacteriana que está ocorrendo no organismo neste momento. Você terá
vida longa no organismo, circulando pelo sangue e pela linfa, e ficará de prontidão para sintetizar rapidamente seus
anticorpos específicos se o organismo entrar novamente em contato com as bactérias que possuem o antígeno.
Pág. 29
MONÓCITO
121
Os monócitos têm o núcleo oval ou em forma de ferradura. O citoplasma é rico em lisossomos, que aparecem em
preparações como numerosos grânulos. As mitocôndrias também são numerosas e o complexo golgiense, muito
desenvolvido, já que ali são formados os lisossomos.
Você é um monócito que acabou de ser liberado da medula óssea para o sangue. Para saber o seu destino, lance o
dado e:
• se sair um número par, vá para página 30;
• se sair um número ímpar, significa que você circulará pelo sangue por 2 horas. Lance novamente o
dado. Você pode circular pelo sangue por até 8 horas.
Obs.: se você permanecer circulando no sangue por mais de 8 horas, vá direto para a pág. 30.
Pág. 30
MACRÓFAGO
Os monócitos são células precursoras de macrófagos. Quando os monócitos saem dos vasos sanguíneos e se dirigem
aos tecidos, completam sua maturação, tornando-se macrófagos. Nessa maturação, a célula aumenta de volume e
torna-se ainda mais rica em lisossomos.
Os macrófagos apresentam núcleo grande e em forma de ferradura. Eles participam do mecanismo de defesa do
organismo por fagocitose. Podem ficar entre as células de um tecido durante meses, e são ativados na presença de
células ou partículas estranhas ao organismo. Nessas situações, emitem pseudópodes e fagocitam as partículas
estranhas, ao mesmo tempo em que liberam substâncias que desencadeiam uma resposta inflamatória. Com a resposta
inflamatória, mais macrófagos são atraídos para o local infectado.
Pág. 31
NEUTRÓFILO
Os neutrófilos são células maduras (diferenciadas) também conhecidas como leucócitos polimorfonucleares, porque a
forma do núcleo pode variar, apresentando de dois a cinco lóbulos. No citoplasma, os neutrófilos apresentam grande
quantidade de lisossomos e de grânulos específicos.
Os neutrófilos fazem parte do sistema de defesa do organismo contra invasão de microrganismos. Enquanto estão
circulando no sangue, são esféricos, mas em contato com um substrato sólido emitem pseudópodes e podem fagocitar
os invasores.
Após a fagocitose, ocorre a digestão dos invasores pelas enzimas lisossômicas. No entanto, em uma infecção nem
todas as bactérias são mortas e algumas podem atacar os neutrófilos, “escapando” da ação fagocitária dos neutrófilos.
Nessas situações, forma-se um líquido amarelado que contém bactérias, neutrófilos mortos e líquido extracelular: o pus.
Pág. 32
EOSINÓFILOS
Os eosinófilos são células maduras (diferenciadas) que constituem cerca de 5% do total de leucócitos. Possuem núcleo
com dois lóbulos e citoplasma cheio de grânulos ovais acidófilos, além de grande quantidade de lisossomos.
Os eosinófilos fagocitam e digerem complexos de antígenos-anticorpos, principalmente aqueles formados em processos
de alergia. O número de eosinófilos no sangue aumenta durante reações alérgicas e em infecções por vermes
parasitas, como o esquistossomo.
Pág. 33
BASÓFILOS
Os basófilos são células maduras (diferenciadas) que se caracterizam por um núcleo volumoso e de forma irregular. O
citoplasma é rico em grânulos maiores do que os dos outros granulócitos. Esses grânulos contêm heparina e histamina,
uma substância que atrai eosinófilos e neutrófilos. Quando ocorre uma infecção, a presença de determinados anticorpos
na circulação sangüínea faz com que os basófilos liberem o conteúdo dos grânulos. A conseqüência é a migração de
eosinófilos e neutrófilos para o local, o que intensifica o combate aos causadores da infecção.
Os basófilos constituem menos de 1% dos leucócitos do sangue.
Pág. 34
HEMÁCIAS ou ERITRÓCITOS ou GLÓBULOS VERMELHOS
Assim que os reticulócitos são liberados na corrente sangüínea, passam a ser chamados de eritrócitos, ou glóbulos
vermelhos.
Os eritrócitos são células anucleadas com formato de disco bicôncavo, com cerca de 7µm de diâmetro. O citoplasma
acumula moléculas de hemoglobina e possui pequena quantidade de ribossomos e mitocôndrias. Sua função é o
transporte de oxigênio e, em menor proporção, de gás carbônico.
Pág. 35
PLAQUETAS
As plaquetas correspondem a fragmentos de citoplasma do megacariócito. Elas são fundamentais para o processo de
coagulação sangüínea.
A coagulação sanguínea bloqueia lesões em vasos, impedindo a ocorrência de hemorragias. Sob estímulo das células
lesadas, as plaquetas se agregam auxiliando na formação do coágulo. Além disso, as plaquetas liberam fatores de
coagulação que participam de uma cascata de reações junto com outros fatores presentes no plasma sanguíneo. Ao
final desse processo, forma-se a proteína fibrina. As moléculas de fibrina se agrupam formando uma rede que aprisiona
hemácias, glóbulos brancos e plaquetas, formando assim o coágulo. O coágulo pára o fluxo de sangue na região lesada
do vaso.
122
ATIVIDADE 8 - REGRAS PARA O DEBATE
A polêmica sobre a utilização de células-tronco embrionárias em terapia humana
•
•
•
•
•
•
•
8 grupos de 7 a 8 membros cada
Haverá um mediador
Cada grupo fará o papel de um dos seguintes membros da sociedade:
1. cientista
2. jurista
3. doente passível de ser tratado com células-tronco embrionárias
4. jornalista
5. religioso
6. político
7. dono de uma clinica de reprodução assistida
8. mulher que vai se submeter a reprodução assistida
Cada grupo prepara 7 perguntas: uma para um dos demais grupos participantes. Por
exemplo, o grupo 1 (o do cientista) preparará perguntas para os grupos 2, 3, 4, 5, 6, 7 e 8.
Cada grupo deve eleger um relator, que se sentará à mesa para participar do debate. Os
demais membros poderão dar assessoria, se necessário.
Os grupos terão tempo livre para preparar suas participações
O debate ocorrerá como se segue:
o Inicialmente, cada relator terá no máximo 3 minutos para apresentar o seu
posicionamento.
o Na primeira rodada de perguntas, a ordem de formulação das perguntas será
sorteada, assim como também será sorteado quem deverá responder. Por
exemplo, o grupo 1 (o do cientista) sorteou o número 6 e, assim sendo, fará uma
pergunta para o relator do grupo 6 (que representa o político).
o Na segunda rodada de perguntas, a ordem de fazer perguntas será sorteada, mas
o participante poderá escolher quem irá responder. Por exemplo, sorteado o
número 2 o jurista fará uma pergunta para quem lhe aprouver.
o Pequeno intervalo
o Durante o intervalo, um grupo de jurados fará uma seleção de perguntas
interessantes, feitas por todos os grupos e que ainda não foram usadas. O
mediador fará as perguntas para os participantes do debate.
Terminado o debate, a classe será dividida em grupos e participará de uma atividade de
discussão das seguintes situações:
1. Tenho um filho com morte cerebral constatada. Devo doar seus órgãos para transplante?
2. Tenho um filho de 9 anos gerado por FIV. Tenho embriões excedentes congelados. No entanto,
perdi o útero recentemente. Meu filho desenvolve quadro de doença grave e incurável, sem
doadores compatíveis para transplante. (2a) É lícito usar esses embriões para obter células-tronco e
realizar uma terapia baseada em células?
3. Tenho um filho de nove anos com doença grave e incurável, sem doadores compatíveis para
transplante. (a) É lícito fazer FIV, selecionar um embrião compatível com o filho atual, implantar e
gerar uma criança para ser doadora do irmão mais velho?
4. Fiz fertilização “in vitro” e atualmente estou grávida de sêxtuplos. Os médicos afirmam que nessa
situação corro risco de vida, assim como os embriões. É lícito fazer a redução, ou seja, eliminar
alguns dos embriões?Tenho um filho de nove anos com doença grave e incurável, sem doadores
compatíveis para transplante. (a) •É lícito realizar clonagem terapêutica, obter um blastocisto com
células geneticamente idênticas às do meu filho para realizar uma terapia baseada em células –
tronco? (b) É permitido pela lei brasileira?
123
ATIVIDADE 9 - PALAVRAS CRUZADAS CÉLULAS-TRONCO
Silvio Higa
124
HORIZONTAIS
1h – O sistema nervoso tem origem a partir deste folheto embrionário.
2h - Sinônimo de plasticidade.
3h – Sinônimo de divisão celular.
4h – “Vida” em inglês.
5h - ___ trinca de bases nitrogenadas codifica um aminoácido.
6h – Composto por células-tronco.
7h – Camada de tecido do globo ocular responsável pela sustentação.
8h – No estômago é ácido e no duodeno é básico.
9h – Multiplica uma amostra de DNA milhares de vezes em poucos minutos.
10h - Neste local é produzida a maior parte do oxigênio que respiramos.
11h – Quantas bases nitrogenadas compõem um códon?
12h – Sinônimo de ato sexual.
13h – Posição ocupada por um gene no cromossomo.
14h – Sintetizado nas cristas mitocondriais.
15h – Camada mais interna da pele, firmemente unida à epiderme.
16h – Elemento químico relacionado a um tipo de transporte ativo.
17h – Iniciais da organela que sintetiza e transporta proteínas.
18h – As quatro bases nitrogenadas do DNA.
19h – Faz parte da pele e é constituída por densa rede de tecido conjuntivo.
20h – Cada uma das formas que um gene pode apresentar.
21h - As quatro bases nitrogenadas do RNA.
22h – Gera duas células-filhas com o mesmo número de cromossomos da célula-mãe.
23h – Célula capaz de formar poucos tipos celulares.
24h – Produto da transcrição.
25h – Resultante das primeiras clivagens dos blastômeros.
26h - É a capacidade de uma céula-tronco adulta de um tecido gerar células especializadas de um outro tecido.
27h – Fase do desenvolvimento embrionário no qual já é possível observar notocorda e tubo neural.
28h – Nos animais forma gametas e nos vegetais forma esporos.
29h - Elemento químico relacionado a um tipo de transporte ativo.
30h – Organela na qual ocorre a síntese protéica.
31h – Tecido atualmente muito utilizado como fonte de células-tronco adultas.
VERTICAIS
1v - Célula capaz de formar todos os tipos celulares. Exemplos: zigoto e blastômeros.
2v – Organela que tem origem a partir do complexo golgiense.
3v – Possui sistema nervoso difuso.
4v – Vertebrado homeotérmico e com diafragma.
5v – Fase anterior à blástula.
6v - Célula incapaz de formar outros tipos celulares. Exemplo: hemácia.
7v – Um dos filamentos que compõe o micélio.
8v - É o processo através do qual uma célula não especializada torna-se especializada.
9v - Têm grande importância econômica como alimento e para a produção de fertilizantes, fibras, ágar, potassa e iodo.
10v – Célula totipotente.
11v – São células pluripotentes.
12v – Flor de monocotiledôneas.
13v – Marsupial.
14v – A célula-tronco embrionária é uma célula ...
15v – Macromolécula compota por nucleotídeos.
16v – A joaninha é um tipo de ...
17v – Elemento químico presente tanto no nucleotídeo como no aminoácido.
18v - A célula-tronco adulta é uma célula ...
19v – Produzido na medula óssea.
20v – Vertebrado com hemácias anucleadas.
21v – Principal excreta nitrogenado dos mamíferos.
22v – Fatores internos e externos que controlam modificações na estrutura e função da célula.
23v – Deixa o núcleo através dos poros da carioteca.
24v - Técnica de transferência nuclear que reprograma células para fiquem idênticas às do receptor, evitando, assim, a
rejeição.
25v – “Célula-tronco” em inglês.
Solução – página 128
125
ANEXOS
Respostas do Estudo dirigido 2 – Clonagem reprodutiva versus clonagem terapêutica
1. o esquema A o zigoto é proveniente de uma fecundação, ou seja, ele é formado por
dois núcleos haplóides (o núcleo do ovócito e do espermatozóide) que se fundiram
e formaram um núcleo diplóide. Já os zigotos dos esquemas B e C são
provenientes de transferência nuclear, ou seja, eles recebem apenas um núcleo,
que, por ser de uma célula diferenciada, já é diplóide.
2. O núcleo do ovócito é removido nos procedimentos de clonagem (B e C) porque,
neste mesmo ovócito, será implantado um núcleo diplóide. Se o núcleo do ovócito
não fosse removido, formaríamos um embrião triplóide, o que seria inviável.
3. A diferença da clonagem reprodutiva (B) e da terapêutica (C) está em o que é feito
com o blastocisto. Na clonagem reprodutiva (B), ele é implantado num útero
maduro para dar origem a um indivíduo idêntico ao doador da célula diferenciada.
Na clonagem terapêutica (C), as células-tronco embrionárias do blastocisto são
cultivadas em laboratório para dar origem a algum tipo celular ou tecido ou órgão
específico.
4. Como a célula diferenciada doa o núcleo, ou seja, doa o DNA, o fenótipo do
camundongo clonado deve ser o mesmo do camundongo doador do núcleo. Com
isso, o camundongo clonado seria um macho preto.
5. Se as células sangüíneas produzidas no esquema C forem implantadas no mesmo
indivíduo que doou a célula diferenciada, esse indivíduo não desenvolverá uma
rejeição a essas células sangüíneas. Porque rejeição ocorre quando o organismo
de uma pessoa identifica um órgão ou um tecido como um invasor e passa a atacálo; como as células sangüíneas produzidas por clonagem terapêutica têm o mesmo
genoma das células da pessoa que vai recebê-las, as novas células sangüíneas
seriam reconhecidas como se fossem da própria pessoa e não como invasoras.
Para pensar: resposta no texto “Reprogramação Celular”.
CARTAS E GABARITO DA ATIVIDADE 1 - DIFERENCIAÇÃO DA HEMÁCIA
CARTAS DE SINAIS:
I. Eritroblasto basófilo
1. Diminuir o volume celular e perder duas mitocôndrias.
2. Ativar a produção de receptores de membrana para transferrina, que é uma proteína
transportadora de ferro. Após se combinarem, o complexo receptor-transferrina
penetra no citoplasma por endocitose.
3. Perder o núcleo
4. Manter a célula inalterada
5. Expressar os genes responsáveis pela síntese de hemoglobina.
6. Desativar todos os processos de transcrição da célula
7. Perder todos os polirribossomos
II. Pré-reticulócito
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Diminuir o volume celular e perder três mitocôndrias.
Condensar a cromatina e perder alguns polirribossomos.
Perder o núcleo
Formar uma projeção celular onde se situa o núcleo.
Desativar todos os processos de transcrição da célula
Expressar o gene que produz colágeno tipo I
Perder todos os polirribossomos
126
III. Reticulócito
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Manter a célula inalterada
Sintetizar hemoglobina.
Expressar o gene que produz colágeno tipo I
O núcleo deve ser expelido com uma porção delgada de citoplasma ao seu redor.
Diminuir o volume celular e perder duas mitocôndrias
Desenvolver três projeções citoplasmáticas.
Perder uma mitocôndria
IV. Hemácia
1. Fragmentar a célula, produzindo as plaquetas
2. Sintetizar hemoglobina para completar a maturação do eritrócito.
3. Manter a célula inalterada
4. Manter a configuração do citoesqueleto como na etapa anterior
5. Configurar uma célula bicôncava.
6. Conferir uma nova organização do citoesqueleto, tornando-o contrátil; com isso, a célula
pode atravessar capilares sinusóides, penetrando, assim, na corrente sangüínea.
7. Produzir um novo núcleo
Gabarito
(I) 1-2-5, (II) 1-2-4, (III) 2-4-6 e (IV) 2-5-6.
CARTAS E GABARITO DA ATIVIDADES 2 - DIFERENCIAÇÃO NO PROTOZOÁRIO
NAEGLERIA GRUBERI
Etapa A
1. Diminuir o volume celular e nuclear
2. No núcleo, iniciar síntese de RNA-mensageiro para tubulina. O RNam vai para o citoplasma.
3. Desativar todos os processos de transcrição da célula
4. Manter a forma amebóide.
5. Inibir os genes responsáveis pela síntese de tubulinas
6. Expressar o único gene responsável pela síntese do flagelo
7. No citoplasma, organizam-se polirribossomos e inicia-se síntese de tubulina.
8. Condensar a cromatina
Gabarito: 2 – 4 – 7
Etapa B
1. Acumular tubulina em região específica do citoplasma.
2. Condensar a cromatina e perder alguns ribossomos
3. Perder o núcleo
4. Estimular a divisão celular
5. Expressar os genes responsáveis pela síntese de tubulinas.
6. Manter forma amebóide, mas reduzir emissão de pseudópodes.
7. Cessar síntese de tubulinas no citoplasma
8. Inibir atividade dos genes responsáveis pela síntese de tubulinas
Gabarito: 1 – 5 - 6
Etapa C
1. Manter a célula inalterada
2. Formar dois corpúsculos basais.
3. Estimular a divisão celular
4. Tomar forma arredondada.
5. Perder todos os ribossomos
127
6. Fagocitar bactérias
7. Iniciar formação do flagelo, a partir da organização de tubulinas e outras proteínas em
microtúbulos.
8. Reduzir o número de mitocôndrias
Gabarito: 2 – 4 – 7
Etapa D
1. Tomar forma alongada.
2. Estimular a divisão celular
3. Manter a célula inalterada
4. Emitir pseudópodes
5. Organizar tubulinas e outras proteínas para alongamento dos flagelos.
6. Degradar mitocôndrias
7. Perder o núcleo
8. Posição fixa do núcleo na base da célula.
Gabarito: 1 – 5 – 8
128
Solução das palavras cruzadas
129
BIBLIOGRAFIA sobre câncer e células-tronco
Bapat, S. A. 2006. Evolution of cancer stem cells. Seminars in Cancer Biology
Bishop. J. M. 1997. Cancer: what should be done? Science 278 (5340): 995.
Bissel, M. J. & M. A. LaBarge. 2005. Are tumor stem cells also regulated by the microenvironment?
Cancer Cell 7 (1): 17-23.
Clarke, M. F. & M. W. Becker. 2006. O lado maligno das células-tronco. Scientific American Brasil
51: 38-46.
Clarke, M. F. & M. Fuller. 2006. Stem cells and cancer: two faces of Eve. Cell 124: 1111-1115.
Díaz, B. & E. Moreno. 2005. Competitive nature of cells. Exper. Cell Res. 306: 317-322.
Fearon, E. R. 1997. Human cancer syndromes: clues to the origin and nature of cancer. Science,
278: 1043-1050.
Gibbs, W. W. 2003. Desvendando as raízes do câncer. Scientific American Brasil 15: 38-47.
Gibbs, W. W. 2007. As raízes do mal. Ciência e Saúde 3:26-34.
Gisselsson, D. Cancer cells: Differentiation block or developmental back-tracking? 2006. Seminars
in cancer biology.
Houghton, J. M., Morozov, A., Smirnova, I. & Wangh, T. C. 2006. Stem cells and cancer. Seminars
in cancer Biology.
Huff, C. A., Matsui, W. H., Smith, B. Douglas & Jones, R. J. 2006. Strategies to eliminate cancer
stem cells: clinical implications. Eur. J. of Cancer 42: 12193-1297.
Keith, W. N. 2006. Cancer stem cells: opportunities for novel diagnostics and drug discovery. Eur.
J. of Cancer 42: 1195-1196.
Krtolica, A. 2005. Stem cell: balancing aging and cancer. Int. J. Biochem. Cell Biol. 37: 935-941.
Look, A. T. 1997. Oncogenic transcription factors in the human acute leukemias. Science 278
(5340): 1059-1064.
Nguyen, D. X. & Joan Massagué. 2007. Genetic determinants of cancer metastasis. Nature
Review/Genetics 8: 341-352.
Ponder, B. 1997. Genetic testing for cancer risk. Science 278 (5340): 1050-1054.
Rossi, D. J. & I. L. Weissman. 2006. Cell 125: 229-231.
Stewart, R., Stojkovic & M. Lako. 2006. Mechanisms of sef-renewal in human embryonic stem
cells. Eur. J. Cancer 42: 1257-1272.
Vaidya, J. S. 2006. An alternative model of cancer cell growth and metastasis. Int. J. of Surgery: 13.
Wang, J. C. Y. & J. E. Dick. 2005. Cancer stem cells: lessons from leukemia. Trends in Cell
Biology 15 (9): 494-501.
Weinberg, R. A. 1996. How cancer arises. Scientific American 275 (3): 32-41.
130