CÉLULAS TRONCOCÉLULAS TRONCOFatos, Ficção e FuturoFatos, Ficção e Futuro

Nance Beyer NardiNance Beyer NardiDepartamento de Genética UFRGSDepartamento de Genética UFRGS

Fatos, ficção e futuro:

1. Identidade, características básicas2. Métodos de obtenção3. Manutenção in vitro4. Plasticidade5. O papel do nicho6. Aplicações terapêuticas

3 – Manutenção in vitro

3.1 – Manutenção in vitro de células-tronco embrionárias

Células tronco embrionárias: manutenção in vitro

• primeiros experimentos: sobre camadas de células alimentadoras (MEF)

• 1988: mESC cultivadas com LIF

• 2001- : hESC cultivadas em meio semi-definido (MEF-condicionado + bFGF + Maqtrigel)

• procedimento laborioso

Spherical embryoid bodies (EBs)

Deixadas em condições de cultivo que não mantenham ativamente seu estado indiferenciado, as ESCs formam os corpos embrióides.

Fig. 1. From blastocyst, to embryonic stem cell line, to somatic cells.

Estratégias:• adição de ácido retinóico• adição de vários fatores de crescimento• bloqueio de vias inibitórias•co-cultivo com células diferenciadas

Passier & Mummery. Origin and use of embryonic and adult stem cells in differentiation and tissue repair. Cardiovascular Research 58 (2003) 324–335.

Células tronco embrionárias: diferenciação in vitro

mistura heterogênea de vários tipos celulares

indução e seleção

3.2 – Manutenção in vitro de células-tronco adultas

Células-tronco do adulto: manutenção in vitro

Por que manter/expandir as células tronco?

• pesquisa

• isolamento de tipos específicos de células tronco para terapia (e.g., MSCs da medula óssea)

• expansão do número de células tronco para terapia (e.g., HSCs do sangue de cordão umbilical)

Células-tronco do adulto: manutenção in vitro

• condições de cultivo específicas para cada tipo celular e espécie de origem

•meio de cultivo

•substrato

•adição de fatores de crescimento específicos

Cultivo de células-tronco hematopoiéticas

Cultivo de células-tronco mesenquimais

Células-tronco do adulto: manutenção in vitro

• condições de cultivo específicas para cada tipo celular e espécie de origem

•meio de cultivo

•substrato

•adição de fatores de crescimento específicos

• tempo de manutenção variável

• grau de dificuldade variável

RESULTADO:

MODIFICAÇÕES NA BIOLOGIA DA CÉLULA???

RESULTADO:

MODIFICAÇÕES NA BIOLOGIA DA CÉLULA???

Cai et al. In search of “stemness”. Experimental Hematology 32 (2004) 585–598.

Alguns tipos de células tronco são senescentes

Células-tronco do adulto: diferenciação in vitro

• cultivo sobre superfícies recobertas (e.g., fibronectina)

• adição de vários tipos de reagentes e fatores de crescimento

método empírico!

Extensa literatura.

MSC murina

Diferenciação da MSC em osteoblasto (10-8 M dexamethasone, 5 mg/ml ascorbic acid 2-phosphate, 10 mM b-glycerophosphate)

Diferenciação da MSC em adipócito (10-8 M dexamethasone and 5 mg/ml insulin)

Fatos, ficção e futuro:

1. Identidade, características básicas2. Métodos de obtenção3. Manutenção in vitro4. Plasticidade5. O papel do nicho6. Aplicações terapêuticas

4 - Plasticidade das células-tronco

As células-tronco embrionárias têm, por definição, plasticidade de 100%

As células-tronco embrionárias têm, por definição, plasticidade de 100%

Futuro:

• quando esta expectativa será alcançada?

Questão ainda não definida!!!

Qual a plasticidade das células-tronco adultas?

Ficção???

Múltiplos tipos de artefatos nos estudos in vitro e in vivo.

Multipotent Adult

Progenitor Cells

MAPC

Catherine Verfaillie

MAPC

ectodermamesodermaendoderma

Qual a plasticidade das células-tronco adultas?

Fatos:

1 – A plasticidade é bem maior que inicialmente suposto.

2 – Alguns tipos de células-tronco adultas são mais plásticas que outros.

As células-tronco mesenquimais (MSCs) são as células-tronco de adultos MAIS PLÁSTICAS conhecidas até o momento.

A plasticidade das células tronco do adulto depende de transdiferenciação ou é devida a fusão celular?

5 – O papel do nicho

O contato com o nicho mantém as células-tronco quiescentes.

células + MEC + fatores

Cell, Vol. 116, 769–778, March 19, 2004Fuchs et al. Socializing with the Neighbors: Stem Cells and Their Niche

Contato com o nicho e a mitose assimétrica.