RESUMO: Células Tronco Pluripotentes

RESUMO: Células Tronco Pluripotentes

Células Tronco

Introdução

Este trabalho traz informações sobre células tronco; inclui uma explicação sobre o que são as células tronco; o que são células tronco pluripotentes; como as células tronco pluripotentes são formadas; porque elas são importantes para a ciência e para a medicina; e, o que são as células tronco adultas.

O que são as células tronco?

As células tronco são células que tem a capacidade de se dividir indefinidamente num meio de cultura e dar origem à células especializadas. Tais células podem ser descritas mais apropriadamente dentro do contexto do desenvolvimento humano normal. O desenvolvimento humano começa quando um espermatozóide fecunda um óvulo e cria uma única célula, que tem potencial para formar um organismo inteiro. O ovo fertilizado é dito totipotente, pois o seu potencial de diferenciação é total. Nas primeiras horas após a fertilização, está célula se divide em células totipoptentes idênticas. Isto significa que qualquer uma dessas células se colocadas no útero de uma mulher, tem potencial para desenvolver um novo feto. De fato, gêmeos idênticos se formam quando duas dessas células totipotentes se separam e desenvolvem dois novos indivíduos geneticamente idênticos. Aproximadamente quatro dias após a fertilização e após vários ciclos de divisão celular, essas células totipotentes começam a se especializar e formam uma esfera oca, denominada de blastocisto. O blastocisto tem uma camada externa de células (trofoderma) e dentro da esfera oca há um agrupamento de células chamado de massa celular interna.

A camada externa de células do blastocisto irá formar a placenta e outros anexos necessários para o desenvolvimento fetal no útero. A massa celular interna do blastocisto é a responsável pela formação do embrião propriamente dito, ou seja, de todos os tecidos e órgãos humanos. Embora esta massa interna tenha a capacidade de formar todo tipo de célula encontrada no corpo humano, ela, sozinha, não pode formar um organismo, pois é incapaz de originar a placenta e os demais anexos, necessários para o desenvolvimento do feto no útero humano. As células que compõe esta massa celular são ditas pluripotentes, ou seja elas podem originar muitos tipos de células, menos a placenta e os anexos. Pelo fato de seu potencioal não ser total, tais células não são totipotentes, não são embriões. De fato, se implantarmos apenas as células da massa intena num útero humano, elas não deverão se desenvolver num novo embrião.

As células tronco pluripotentes sofrem mais especializações originando novas células tronco, que deverão dar origem a novas células com funções específicas. Assim temos as células tronco do sangue que dão origem aos glóbulos vermelhos, brancos e as plaquetas. Temos também as células tronco da pele, que dão origem aos vários tipos de células deste tecido. Estas células ainda mais especializadas recebem o nome de células multipotentes.

As células multipotentes podem ser encontradas em crianças e em adultos. Considere, por exemplo, uma das células tronco mais conhecidas: as células tronco do sangue. Estas células estão presentes na medula óssea de adultos e crianças. Estas células também podem ser encontradas, em pequeno número, na corrente sanguínea. As células tronco do sangue tem como função vital reabastecer continuamente nosso suprimento de glóbulos brancos, vermelhos e plaquetas, durante toda a nossa vida. Uma pessoa não pode viver sem as células tronco do sangue.

Como Podemos Gerar Células Tronco Pluripotentes?

Linhagens de células tronco pluripotentes podem ser geradas a partir de duas fontes, por métodos previamente desenvolvidos com modelos animais. Um dos métodos foi descrito pelo Dr. Thomson e o outro pelo Dr. Gerarhart.

(1) No trabalho realizado pelo Dr. Thomson, células tronco pluripotentes foram isoladas diretamente da massa interna de embriões humanos (blastocistos). O Dr. Thomson recebeu os embriões de clínicas especializadas em fertilização in vitro. Tais embrões estavam em excesso e tinham propósito reprodutivo, apenas. A autorização para utilizá-los com propósitos científicos foi dada pelos seus genitores. Assim o Dr. Thomson isolou as células da camada interna do blastocisto, cultivou-as, e, finalmente, produziu uma linhagem de células pluripotentes.

(2) De modo diferente o Dr. Gearhart isolou células tronco pluripotentes de tecido fetal, obtidas com a autorização de doadoras que decidiram interromper a gravidez. O Dr. Gearhart utilizou células de uma região do feto destinada a produzir testículos ou ovários. Embora as células desenvolvidas nos laboratórios do Dr. Gearhart e do Dr. Thomson tenham vindo de fontes diferentes elas aparentemente eram muito similares. 

A técnica do transplante nuclear de células somáticas (SCNT) pode ser uma outra maneira de se isolar células tronco. De acordo com esta técnica primeiro isola-se uma célula-ovo animal e remove-se o seu núcleo. O material que resta contém nutrientes e outras substâncias produtoras de energia, essenciais para o desenvolvimento do embrião. Então, em condições laboratoriais adequadas, uma célula somática (qualquer célula de um organismo que não o espermatozóide ou o óvulo) é colocada próximo ao ovo, cujo núcleo havia sido previamente removido, e fusionada a este. A célula resultante e os seus descendentes imediatos, teoricamente tem potencial total para se desenvolver num organismo completo, ou seja, tal célula é totipotente. Como está descrito na primeira figura deste artigo, essas células totipotentes logo deverão formar um blastocisto. Em seguida as células da massa interna do blastocisto serão usadas para desenvolver linhagens de células tronco pluripotentes. De fato, qualquer método que possa formar um blastocisto humano, serve como fonte de células tronco pluripotentes.

Aplicações Práticas das Células Tronco Pluripotentes

Há várias razões relacionadas à importância do isolamento de células tronco pluripotentes humanas, para a ciência e para os avanços da medicina. Num nível mais fundamental, as células tronco pluripotentes podem nos ajudar a compreender os eventos complexos que ocorrem durante o desenvolvimento humano. Assim um dos principais objetivos destes estudos seria a identificação dos fatores envolvidos nos processos de tomada de decisão das células, processos que resultam na especialização celular. Saber como os genes "ligam" ou "desligam" é de importância central para a compreensão destes processos. Algumas de nossas doenças mais sérias, como o câncer ou os defeitos congênitos são devido a especializações anormais das células e a problemas relacionados a divisão celular. Uma melhor compreenssão dos processos celulares nos permitirá delinear os erros fundamentais que causam estas doenças frequentemente mortais.

As pesquisas com células troncos humanas podem mudar dramaticamente a maneira pela qual desenvolvemos novas drogas e novos testes para as mesmas. Por exemplo, novos medicamentos poderão ser inicialmente testados usando-se linhagens de células humanas oriundas de células tronco pluripotentes. Linhagens celulares são normalmente usadas desta maneira, como no caso de células tumorosas. Com o desenvolvimento de células tronco pluripotentes poderemos testar novos medicamenteos em vários tipos de células. Isto não vai substituir os testes feitos com animais, nem mesmo aqueles feitos com seres humanos, mas vai ajudar no aperfeiçoamento dos processos de desenvolvimento de novas drogas. Somente as drogas que se mostrarem seguras e apresentarem algum efeito benéfico na linhagem celular onde foram testadas, poderão ser utilizadas em testes com animais e seres humanos.

Talvez a aplicação mais dificil de se concretizar seja a geração de células e tecidos para o uso em "terapias celulares". Muitas doenças e desordens resultam de uma interrupção da função celular ou da destruição de tecidos do corpo. Hoje é muito comum utilizarmos órgãos doados para substituir tecidos que estão doentes ou que foram danificados. Infelizmente o número de pessoas que sofrem destas desordens é muito maior que o número de órgãos disponíveis para transplante. Células tronco pluripotentes estimuladas para desenvolver tecidos especializados, ofereceriam a possibilidade de uma fonte renovável de células e tecidos para tratar de uma variedade de doenças como Mal de Parkinson, de Alzheimer, diabetes, queimaduras osteoartrites e etc. Em quase todas as áreas da medicina podemos vislumbrar uma possível aplicação das células tronco pluripotentes. Vamos dar detalhes de dois exemplos desta aplicação.

1- O transplante de células musculares do coração poderá dar novas esperanças aos pacierntes com doenças cardiácas crônicas. A esperança está em desenvolver células do músculo cardíaco, a partir de células tronco pluripotentes, e transplantá-las para o músculo de um coração doente, com o objetivo de tornar este órgão saudável. Trabalhos preliminares em ratos e outros animais tem mostrado que células do músculo cardíaco, quando transplantadas num coração, originam novas células naquele órgão, que se integram totalmente com as células hospedeiras. Estes experimentos demonstram que este tipo de transplante é possível.

2- Em muitos pacientes que sofrem da diabete tipo 1, a produção de insulina por células especializadas do pâncreas, chamadas de Ilhotas de Langerhans, fica comprometida. Há evidências de que se transplantarmos o fígado inteiro ou apenas algumas daquelas células, a produção de insulina poderá aumentar significativamente. As células das ilhotas de Langerhans derivadas de células tronco pluripotentes poderão ser utilizadas para pesquisas em diabetes e, finalmente, para possíveis transplantes.

Tais pesquisas, por enquanto, ainda são muito promissoras. Precisamos fazer muito para concretizarmos tais inovações. Os desafios tecnológicos relacionados a essas descobertas poderão ser incorporados nas práticas clínicas.

Antes de mais nada devemos realizar as pesquisas básicas para compreender os eventos celulares que levam a especialização celular no organismo humano. Feito isto poderemos direcionar essas linhagens de células tronco pluripotentes para que se desenvolvam nos tipos de tecidos necessários para determinado transplante.

Antes de começarmos a usar tais células para o transplante teremos que superar o bem conhecido problema da rejeição do sistema imune. As células tronco pluripotentes a serem transplantadas seriam derivadas de embriões ou tecidos fetais geneticamente diferentes das células do organismo receptor. Pesquisas futuras seriam necessárias para se tentar minimizar a incompatibilidade dos tecidos ou para se criar um banco de tecidos com os tipos mais comuns.

O uso da técnica de transplante nuclear (SCNT) seria uma outra maneira de superarmos o problema da incompatibiliadde de tecidos, em alguns pacientes. Considerem, por exemplo, uma pessoa com problema cardíaco progressivo. Usando-se a técnica de transplante nuclear, o núcleo de qualquer célula somática do paciente em questão poderia ser fundido com uma célula ovo receptora, previamente enucleada. Com estímulos apropriados a nova célula poderia originar um blastocisto, do qual as células da massa interna poderiam ser isoladas e cultivadas, dando origem a células pluripotentes. Estas células poderiam então ser estimuladas para desenvolver células do músculo do coração. Pelo fato da maioria da informação genética estar contida no núcleo, estas células seriam geneticamente idênticas àquelas do paciente. Quando estas células do coração fossem transplantadas no paciente, provavelmente não haveria rejeição por parte de seu sistema imune; consequentemente não haveria a necessiadde de expor o paciente a uma bateria de drogas imuno-depressivas, que podem apresentar efeitos tóxicos secundários.

Células Tronco Adultas

Como mencionado anteriormente as células tronco multipotentes podem ser encontradas em alguns tipos de tecidos adultos. De fato, as células tronco são necessárias para reabastecer o suprimento de células do nosso corpo, que naturalmente se desgastam e morrem. Um exempo já mencionado são as células tronco do sangue.

As células tronco multipotentes não são encontradas em todos os tipos de tecidos adultos, entretanto, novas descobertas nesta área de pesquisa estão aumentando. Por exemplo: até recentemente pensava-se que células tronco não pudessem estar presentes no tecido nervoso, mas de uns poucos anos para cá, células tronco neurais puderam ser isoladas de tecidos do sistema nervoso de ratos e camundongos adultos. Experiências deste tipo em seres humanos são mais limitadas. Nos humanos as células tronco neurais já foram isoladas de tecido fetal, e um tipo de célula que pode ser considerada uma célula tronco neural foi isolada de tecido cerebral adulto, cirurgicamente removido durante um tratamento de epilepsia.

 As Células Tronco Adultas tem o Mesmo Potencial que as Células Tronco Pluripotentes?

Até recentemente havia pouca evidência de que as células multipotentes, de mamíferos, tais como as células tronco do sangue, pudessem mudar de curso e produzir células epiteliais, células do fígado ou quaisquer outros tipos de células que não as do sangue. Recentes pesquisas com animais, entretanto, estão levando os cientistas a mudar esta visão.

Em animais já foi demonstrado que algumas células tronco adultas, previamente programadas para desenvolver determinado tipo de tecido, são capazes de desenvolver outros tipos de células especializadas. Por exemplo: experimentos recentes feitos com camundongos sugerem que, quando células tronco neurais são transplantadas para a medula óssea, elas parecem produzir uma variedade de células do tecido sanguíneo. Além disso estudos com ratos tem indicado que células tronco encontradas na medula óssea foram capazes de produzir células do fígado. Estas excitantes descobertas sugerem que mesmo depois que as células tronco começam a se especializar, elas podem, sob certas condições, ser mais flexíveis do que se imaginava. A demonstração de flexibilidade das células tronco adultas foi observada somente em animais e para um número limitado de tecidos.

As Células Tronco Adultas tem o Mesmo Potencial que as Células Tronco Pluripotentes?

Até recentemente havia pouca evidência de que as células multipotentes, de mamíferos, tais como as células tronco do sangue, pudessem mudar de curso e produzir células epiteliais, células do fígado ou quaisquer outros tipos de células que não as do sangue. Recentes pesquisas com animais, entretanto, estão levando os cientistas a mudar esta visão.

Em animais já foi demonstrado que algumas células tronco adultas, previamente programadas para desenvolver determinado tipo de tecido, são capazes de desenvolver outros tipos de células especializadas. Por exemplo: experimentos recentes feitos com camundongos sugerem que, quando células tronco neurais são transplantadas para a medula óssea, elas parecem produzir uma variedade de células do tecido sanguíneo. Além disso estudos com ratos tem indicado que células tronco encontradas na medula óssea foram capazes de produzir células do fígado. Estas excitantes descobertas sugerem que mesmo depois que as células tronco começam a se especializar, elas podem, sob certas condições, ser mais flexíveis do que se imaginava. A demonstração de flexibilidade das células tronco adultas foi observada somente em animais e para um número limitado de tecidos.

Porque não se Continua a Pesquisar as Células Tronco Adultas

Os estudos com células tronco adultas sugerem que essas células multipotentes tem grande potencial para serem utilizadas tanto nas pesquisas básicas, como no desenvolvimento de terapias celulares. Por exemplo: seria muito interessante a utilização de células tronco adultas nos transplantes. Se pudessemos isolar células tronco adultas de um paciente, para depois estimular a sua multiplicação e direcionar a sua diferenciação, estas, quando transplantadas no tecido do paciente, provavelmente não sofreriam rejeição. O uso de células tronco adultas, neste tipo de terapia, certamente iria reduzir a utilização de células tronco derivadas de embriões humanos ou de tecidos fetais humanos, evitando o confronto com as barreiras éticas relacionadas ao uso de embriões humanos em terapias celulares.

Embora o uso de células tronco adultas permaneça uma promessa real devemos saber que existem algumas limitações significativas sobre a possibilidade de sua utilização para fins médicos. Antes de mais nada, devemos saber que as células tronco adultas ainda não foram isoladas para todos os tipos de tecidos humanos. Embora muitos tipos diferentes de células multipotentes tenham sido identificadas, células tronco adultas para todos os tipos celulares ainda não foram encontradas em humanos adultos. Por exemplo: nós ainda não encontramos células tronco adultas cardíacas ou células tronco adultas do pâncreas.

Em segundo lugar, células tronco adultas estão presentes em pequenas quantidades, são difíceis de se isolar e purificar, e o seu número pode decrescer com o passar dos anos. Por exemplo: células do cérebro de adultos, que podem ser células tronco neurais, puderam ser obtidas somente quando da remoção de uma porção do cérebro de pacientes epilépticos, procedimento pouco comum.

Qualquer tentativa de se usar células tronco do próprio corpo do paciente em terapias celulares deverá ser precedida de um isolamento destas células e posterior cultura das mesmas, até que se consiga um número suficiente para dar prosseguimento ao tratamento. Para algumas desordens mais agudas talvez não haja tempo o suficiente para se cultivar tais células, até que se consiga uma quantidade adequada. Em outras desordens, causadas por defeito genético, tal defeito poderá estar presente já nas células tronco do próprio paciente, o que as torna impróprias para o transplante. Existem evidências que mostram que as células tronco adultas não tem a mesma capacidade de proliferar que as células mais jovens. Além disso, células tronco adultas podem conter muito DNA defeituoso, devido a exposição ao meio, como a luz do sol, toxinas e devido aos esperados erros que surgem com a replicação do DNA, durante o transcorrer da vida. Essas potenciais fragilidades podem limitar a utilização de células tronco adultas.

Pesquisas relacionadas aos primeiros estágios da especialização celular não são possíveis com células tronco adultas, já que elas estão mais distanciadas do caminho que leva a especialização do que as células tronco pluripotentes. Além disso, uma linhagem de células tronco adultas pode ser capaz de formar talvez 3 ou 4 tipos de tecidos, mas não há evidências de que células tronco adultas, humanas ou animal, sejam de fato pluripotentes. De fato não há evidência de que células tronco adultas tenha o potencial característico das células tronco pluripotentes. Para se determinar as melhores fontes de células e tecidos, que poderão ser utilizados em terapias celulares é de vital importância o estudo do potencial de desenvolvimento de células tronco adultas e compará-lo com o das células tronco pluripotentes.

Bibliografia

Web site: www.artmed.com.br

www.biomania.com.br

Biologia Molecular da Célula

Bruce Albert/Dennis Bray/Julian Lewis/ Martin Raff/Keith Roberts/James D.Watson

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