CÉLULAS TRONCO E CÉLULAS TRONCO E TERAPIAS CELULARESTERAPIAS CELULARES
Rosalia [email protected]
Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho/UFRJ Instituto do Milenio de Bioengenharia Tecidual www.imbt.org.br
OBJETIVO
ESTABELECER TERAPIAS CELULARES PARA DOENÇAS CRÔNICO-
DEGENERATIVAS E LESÕES TRAUMÁTICAS DO SISTEMA
NERVOSO
OBJETIVO
ESTABELECER TERAPIAS CELULARES PARA DOENÇAS CRÔNICO-
DEGENERATIVAS E LESÕES TRAUMÁTICAS DO SISTEMA
NERVOSO
O TECIDO NERVOSO É FORMADO POR NEURÔNIOS, ASTRÓCITOS, OLIGODENDRÓCITOS E MICROGLIA
Soares-Mota, 2002IBCCF/UFRJ
HÁ CERCA DE 35 TIPOS DIFERENTES DE NEURÔNIOS NO SN
OS NEURÔNIOS SE COMUNICAM ENTRE SI E COM OS MÚSCULOS ATRAVÉS DE SINAPSES
Freitas et al., 2003 IBCCF/UFRJ
OS ASTRÓCITOS ESTÃO ENVOLVIDOS EM DIFERENTES TIPOS DE PATOLOGIAS
OS OLIGODENDRÓCITOS FORMAM A BAINHA DE MIELINA
A MICROGLIA ESTÁ ENVOLVIDA EM REAÇÕES INFLAMATÓRIAS NO SN
DIFERENTES PATOLOGIAS AFETAM DIFERENTES CÉLULAS
PARKINSON : degeneração dos neuronios da substancia negra que produzem dopamina
ELA: degeneração dos neuronios motores da medula espinhal
ALZHEIMER: degeneração de diferentes neuronios em diferentes regiões
AVC: perda de neurônios em areas motoras e sensoriais
DOENÇAS DESMIELINIZANTES: degeneração de oligodendrócitos
LESÕES TRAUMÁTICAS DE MEDULA ESPINHAL: lesão de neuronios motores, interneuronios, fibras sensitivas e motoras
CÉLULAS TRONCO
Células não especializadas com capacidade de auto-renovação
Podem originar os diferentes tipos celulares do organismo
Podem ser obtidas do embrião, do feto e do adulto
Podem ser usadas para estudar o desenvolvimento normal, para o screening de drogas e toxinas, e para substituir células lesadas em diferentes tipos de doenças.
CÉLULAS TRONCO EMBRIONÁRIAS ES (embryonic stem cells)
ES (embryonic stem cells) são obtidas de blastocistos
ES Humanas
Primeira linhagem de ES humanas derivadas de blastocistos doados
James Thomson-1998 University of Wisconsin -USA
64 linhagens -2001
N. England J. Med 350, March 25, 2004
ES Humanas
• 20 /05/2004
• INAGURADO O PRIMEIRO BANCO DE CÉLULAS TRONCO EMBRIONÁRIAS DO MUNDO
• MRC , Biotec &Biolo Sci. Research Council
• INGLATERRA
Clonagem terapêutica
Nature , 20 June 2002
ES Humanas
• Questões científicas
• Éticas
• Religiosas
• Legais
Pluripotentes, podem dar origem a todos os tipos celulares
Proliferam muito rapidamente permitindo a obtenção de um grande número de células
Frequentemente formam teratomas quando injetadas
CÉLULAS TRONCO EMBRIONARIAS (ES)
Terapia celular com células fetais
NA DOENÇA DE PARKINSON OS NEURONIOS DOPAMINERGICOS DA SUBSTÂNCIA NEGRA DEGENERAM
CÉLULAS TRONCODO ADULTO
EG
CÉLULAS TRONCO DO ADULTO
Raras, difíceis de identificar e purificar
Podem gerar precursores ou progenitores que se dividem e dão origem a células diferenciadas
Algumas mostram plasticidade, i.e, podem dar origem a células de outros tecido
Se dividem lentamente
Pluripotentes, podem dar origem a todos os tipos celulares
Proliferam muito rapidamente permitindo a obtenção de um grande número de células
Frequentemente formam teratomas quando injetadas
CÉLULA STRONCO EMBRIONARIAS (ES)
Nature Medicine (1998) 4:1313-1317
É possível aumentar a neurogenese no adulto ?
Mecanismos fisiológicos de modulação da neurogênese
EnvelhecimentoKuhn et al , 1996 - Neurogenesis in the Dentate Gyrus of the Adult Rat: Age-Related Decrease of Neuronal Progenitor Proliferation
Fatores genéticosKempermann et al, 1997 - Genetic influence on neurogenesis in the dentate gyrus of adult mice
Atividade físicavan Praag et al, 1999 Running increases cell proliferation and neurogenesis in the adult mouse dentate gyrus
Metabolismo hormonalShingo et al, 2003 - Pregnancy-stimulated neurogenesis in the female forebrain mediated by prolactin Bridges et al, 2003 - Prolactin-induced neurogenesis in the maternal brain
DietaLee et al, 2000 - Dietary restriction increases the number of newly generated neural cells, and induces BDNF expression, in the dentate gyrus of rats
EstresseGould et al, 1997 - Neurogenesis in the dentate gyrus of the adult tree shrew is regulated by psychosocial stress and NMDA
Mecanismos patológicos de modulação da neurogênese
Insultos isquêmicos
Arvidisson et al, 2002 - Neuronal replacement from endogenous precursors in the adult brain after stroke
Traumas
Rice et al, 2003 - Proliferation and neuronal differentiation of mitotically active cells following traumatic brain injury
Surtos epiléticos
Parent et al, 1997 - Dentate granule cell neurogenesis is increased by seizures and contributes to aberrant network reorganization in the adult rat hippocampus
AA BBAtivoAtivo ControleControle
0
500
1000
1500
2000
2500
ATIVO
CONTROLE
14292181
Quantificação de células BrdU+ no giro denteadoQuantificação de células BrdU+ no giro denteado
Jacini et al., 2003
AS CÉLULAS TRONCO NEURAIS PODEM SER
USADAS EM TERAPIAS?
Estimulação da neurogenese por fatores tróficos?
Nature Cell Biology (2001) 3:778-784
DERME DE RATOS JOVENS E ADULTOS E COURO CABELUDO HUMANO DÃO ORIGEM A NEURONIOS, GLIA, MUSCULO LISO E ADIPOCITOS
É possível obter neuronios a partir de outros tecidos ?
Plasticidade das células tronco de medula óssea
Perin et al., (2003)
Transendocardial, autologus bone marrow cell transplantation in severe, chronic ischemic heart failure. Circulation 107:2294-302.
Vilas-Boas et al., (2003)
Bone marrow cell transplantation to the myocardium of a patient with heart failure due to chagas cardiomyopathy. A case report. Arquivos Brasileiros de Cardiologia, no prelo.
Terapias com células de medula óssea em pacientes com doenças cardiacas
Propriedades das Céls. Tronco do
adulto
1. Retirada do próprio paciente
2. Migração e disseminação no SNC
3. Tropismo por áreas enfermas
4. Manipulação fácil com agentes virais ou ñ
virais?
5. Integração na citoarquitetura e liberação de
substâncias?
6. Proliferam lentamente.
Estratégias
1. Transplante de céls. tronco para
diferenciação em neurônios, astrocitos ou
oligodendrócitos
2. Céls. tronco como liberadoras de fatores
tróficos ou citocinas.
3. Céls. tronco para alterar sistema
imunológico e/ou fenomenos inflamatórios
EstratégiaEstratégia
• Estabelecimento de modelo animal da Estabelecimento de modelo animal da doençadoença
• Teste em animal das terapias celularesTeste em animal das terapias celulares
• Elaboração do protocolo clínico fase IElaboração do protocolo clínico fase I
• Submissão do protocolo às comissões de Submissão do protocolo às comissões de ética das institutições envolvidas e à ética das institutições envolvidas e à CONEPCONEP
• Inicio das terapiasInicio das terapias
AVC AVC (Acidente vascular cerebral isquemico)(Acidente vascular cerebral isquemico)
. . Terceira causa de óbito em paises desenvolvidosTerceira causa de óbito em paises desenvolvidos
. Brasil: primeira ou terceira dependendo do estado. Brasil: primeira ou terceira dependendo do estado
. Principal causa de incapacitação em indivíduos adultos. Principal causa de incapacitação em indivíduos adultos
. 85% são isquêmicos e 15% hemorrágicos. 85% são isquêmicos e 15% hemorrágicos
. Única terapia disponível: rtPA (ativador do . Única terapia disponível: rtPA (ativador do plasminogênio plasminogênio tissular recombinante) até 3 hs após o início dos tissular recombinante) até 3 hs após o início dos sintomas sintomas (só 1% dos pacientes recebem este tratamento)(só 1% dos pacientes recebem este tratamento)
Brott & Bogousslavsky. NEJM 2000;343:710
Fisiopatogenia
AVC ISQUEMICO
Modelo experimental de AVC isquemico:Modelo experimental de AVC isquemico: MCAo (middle cerebral artery oclusion) MCAo (middle cerebral artery oclusion)
CÉLULAS DA MEDULA ÓSSEA MARCADAS COM 9-O-GD3 (VERMELHO) E COM DAPI (AZUL)
COSTA, M.R. IBCCF/UFRJ
vaso
Melhora funcional após a terapia celular
Mecanismo de ação das células tronco mesenquimais
Mecanismo de ação das células tronco mesenquimais no SN
Estimulação da neurogenese por fatores tróficos?
Recuperação de células por fatores tróficos?
Modulação de fenomenos inflamatórios?
EstratégiaEstratégia
• Estabelecimento de modelo animal da Estabelecimento de modelo animal da doençadoença
• Teste em animal das terapias celularesTeste em animal das terapias celulares
• Elaboração do protocolo clínico fase IElaboração do protocolo clínico fase I
• Submissão do protocolo às comissões de Submissão do protocolo às comissões de ética das institutições envolvidas e à ética das institutições envolvidas e à CONEPCONEP
• Inicio das terapiasInicio das terapias
Estudos clínicos em andamento no Brasil
LESÕES TRAUMÁTICAS DE MEDULA ESPINHAL: ESTUDO CLÍNICO FASE I CONCLUIDO (30 pacientes)USP/SP- ERIKA KALIL E TARCISO BARROS
DOENÇAS DESMIELINIZANTES (ESCLEROSE MULTIPLA): ESTUDO CLÍNICO FASE I JÁ EM ANDAMENTO- USP/RB- JULIO VOLTARELI
AVC: PROTOCOLO CLÍNICO TRAMITANDO- PROCARDIACO E HUCFF/UFRJ- MARIA LUCIA F. MENDONÇA E GABRIEL DE FREITAS
ESTUDOS EM ANDAMENTO NO BRASIL
• ELA: MODELO EXPERIMENTAL JÁ ESTABELECIDO, • PROTOCOLO CLÍNICO EM DISCUSSÃO
• EPILEPSIA: MODELO EXPERIMENTAL JÁ ESTABELECIDO, • EXPERIMENTOS COM CÉLULAS EM ANDAMENTO
• PARKINSON : MODELO EXPERIMENTAL EM PRIMATAS • ESTABELECIDO
• LESÃO DE NERVO PERIFÉRICO: RESULTADOS NO MODELO• EXPERIMENTAL (ROEDORES) FAVORÁVEIS
. Arthur Giraldi-Guimarães
. Camila Z. do Valle
. Denise de F. Campos
. Fernanda de M. Gubert.
. Leda M. Keim
. Victor T. R. Resende
. Virginia B. C. de Lima
. Isis Nascimento
. Pedro M. P. Coelho
. Wantuir jacini
. Elica L. leite
. Raquel M. B. Mendez
. Daniel A. S. A. VieiraJoão Paulo C. M. Silva. Mauro L. M. Pinto. M. Clara Nascimento
Laboratório de Neurobiologia Celular e Molecular- IBCCF/UFRJ
Professor Associado: Marcelo F. Santiago
Estudos clinicos
Hospital Pro-Cardiaco:
Hans DonmanM. Lucia F. de Mendonça
HUCFF/UFRJ:
Gabriel R. de FreitasCharles Andre
Estudos clinicos
UNIFESP:
Luiz E. MelloAcary de Souza
USP/Ribeiraõ Preto:
Julio Voltareli
PUC/RS:
Jaderson Costa da Costa
www.imbt.org.br
Coordenador: Ricardo Ribeiro dos Santos
MCT/CNPq