CÉLULAS TRONCO E CÉLULAS TRONCO E TERAPIAS CELULARESTERAPIAS CELULARES

Rosalia Mendez-Oterormotero@biof.ufrj.br

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