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UM RIM PRODUZIDO EM LABORATÓRIO COM CÉLULAS-TRONCO

UM RIM PRODUZIDO EM LABORATÓRIO COM CÉLULAS-TRONCO

Edição Vol. 3, N. 3, 24 de Novembro de 2015

DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2015.11.24.004

Se antes era necessário esperar por 2-3 anos na fila para um transplante de rins, em um futuro próximo seus rins poderão ser feitos em laboratório usando suas próprias células-tronco!

Doenças que afetam os rins representam um grande problema sem solução e de saúde em todo o mundo. Os rins raramente recuperam sua função, uma vez que são danificados por alguma doença, destacando a necessidade urgente de um melhor conhecimento sobre o desenvolvimento renal e sua fisiologia.

Agora, uma equipe de pesquisadores liderada pelo prof. Dr. Juan Carlos Izpisúa Belmonte do Instituto Salk para Estudos Biológicos desenvolveu uma nova plataforma para se estudar doenças renais, abrindo novos caminhos para uma futura aplicação de estratégias em medicina regenerativa para ajudar a restaurar a função renal.

Pela primeira vez, os pesquisadores geraram estruturas renais tridimensionais a partir de células-tronco humanas, abrindo novas possibilidades para o estudo de como doenças renais são desencadeadas, além do próprio desenvolvimento renal, e para a descoberta de novas drogas com potencial para tratamento renal de nós, humanos. Os resultados foram publicados em novembro de 2013 na revista científica Nature Cell Biology (1).

FILA DE ESPERA PARA TRANSPLANTE RENAL

O transplante renal, que cresce continuamente desde 2007, aumentou 3,5% neste ano, à custa do transplante com doador falecido, que cresceu 4,7%, enquanto o transplante com doador vivo, que diminuiu 22% de 2008 a 2013, estabilizou-se neste ano. Entretanto, o transplante com doador vivo parente caiu 2,4% e o com doador vivo não parente passou de 4,8% para 6,9%, um aumento preocupante de 43,3%. Dois estados realizaram mais que 50 transplantes renais (por milhão da população, pmp) (RS e SP) e dois realizaram mais que 40 com doador falecido (RS e SC), enquanto que, em apenas um estado (PR), a taxa de transplantes com doador vivo ultrapassou 15 pmp (1).

ESTRUTURA E FUNÇÃO RENAIS

ESTRUTURA

Cada rim é rodeado por um córtex renal e uma medula renal. As unidades funcionais dos rins são os néfrons, que são constituídos por um túbulo renal em espiral e uma rede vascular de capilares peritubulares que servem para filtrar os resíduos, as macromoléculas e os íons do sangue e formar a urina.

Cada rim é constituído por cerca de 1 milhão desses filtros microscópicos. Os rins recebem o sangue a partir das artérias renais, que por sua vez são abastecidas pela aorta abdominal (Figura 1 e 2).

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Figura 1: Estrutura do rim humano. Em destaque os néfrons, unidades responsáveis pela filtração do sangue e formação da urina. Veja figura 2, abaixo, para maiores detalhes

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Figura 2: Estrutura dos néfrons. Os néfrons são as unidades responsáveis pela filtração do sangue e formação da urina.

FUNÇÃO RENAL

As principais funções do rim (Figura 3) são:

• Eliminação de resíduos (p. ex., ureia, creatinina) e água em excesso do organismo
• Funções homeostáticas como:

  • regulação do equilíbrio eletrolítico; isto é, dos sais presentes no corpo.
  • manutenção do equilíbrio ácido-base, ou a acidez do sangue.
  • regulação da pressão arterial, já que, quanto mais água ou sais no sangue a pressão nos vasos eleva-se.

• Produção de hormônios, como:

  • a eritropoietina, atua na produção de células vermelhas ou hemácias
  • a renina, ativação do sistema renina-angiotensina-aldosterona, que regula a entrada e saída de sangue no glomérulo renal com aumento ou diminuição da pressão arterial. Na entrada do Glomérulo há um conjunto de células denominadas Mácula Densa, as quais são sensíveis ao sódio; quando há diminuição de água no sangue, associada à diminuição da pressão arterial, a mácula densa percebe e estimula as células justaglomerulares a liberarem a renina, a qual fará vasoconstrição, aumentando assim a pressão arterial e aumentando a filtração dentro do glomérulo.
  • o calcitriol, ou 25-dihidroxicholecalciferol, que é a forma ativa da vitamina D encontrada no corpo (vitamina D3). O calcitriol aumenta a absorção de cálcio pela via intestinal, inibindo a excreção deste mineral pelos rins (urina).

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Figura 3: Funções renais em destaque

BIOLOGIA DO DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA URINÁRIO

Os cientistas haviam criado precursores de células renais com células-tronco, no verão de 2013, mas a equipe de Salk foi a primeira a induzir células-tronco humanas a formarem estruturas celulares tridimensionais semelhantes aos encontrados em nossos rins (Figura 4) (2).

Screen Shot 2015-11-24 at 6.31.57 PM Figura 4: Pela primeira vez, cientistas do Instituto Salk para Estudos Biológicos, na Califórnia (EUA), cresceram células-tronco humanas em células blastos (ou células de uma fase inicial) das gemas ureterais, as estruturas renais responsáveis ​​pela reabsorção de água após a filtração ou eliminação de toxinas. No laboratório, eles usaram células-tronco embrionárias de rim de camundongo (visto aqui em vermelho) para induzir as células-tronco humanas crescerem em gomos em forma de cogumelo (azul e verde). Essa descoberta é um passo importante no desenvolvimento de técnicas regenerativas para o crescimento de rins humanos para substituição. FONTE: Courtesy of the Salk Institute for Biological Studies

Durante muitos anos as tentativas de se diferenciar células-tronco humanas em células renais tiveram sucesso limitado. O grupo do prof Belmonte desenvolveu um método simples e eficiente que permite a diferenciação de células-tronco humanas em estruturas 3D bem organizados do broto uretérico (o divertículo mesonéfrico, ou o início da formação do ureter, por onde saem as toxinas, ureia, sais que formarão a urina), formando o sistema coletor (Figura 5).

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Figura 5: Desenvolvimento do sistema urinário: (A) O sistema urinário começa a se desenvolver cerca de 3 semanas antes de os sistema genital ficar evidente. Ele consiste em: rins, ureteres, bexiga urinária e uretra. Três sistemas renais sucessivos se desenvolvem:

- o pronefro, que é vestigial e não funcional;O pronefro é um rim não funcionante, que surge na segunda metade da terceira semana e está completamente degenerado ao início da quinta semana de vida uterina.

- o mesonefro, que serve como um órgão excretor temporário;é um órgão excretor para o embrião em desenvolvimento, enquanto os metanefros (o rim permanente) se desenvolvem. Os ductos mesonéfricos ou ductos de Wolff antecedem os túbulos mesonéfricos. Por volta do quarto mês de vida do embrião, o mesonefro praticamente desapareceu

- o metanefro, que se torna o rim permanente.

(B-E) O metanefro, ou rim permanente, se desenvolve a partir de duas fontes:

- o divertículo mesonéfrico, ou broto uretérico, que dá origem ao ureter, pelve renal, cálices e túbulos coletores;

- a massa metanéfrica de mesoderma intermediário, que dá origem aos néfrons, estruturas que produzem a urina, propriamente.

Fonte:https://www.famema.br/ensino/embriologia/sistemaurinario.php (3).

Os resultados da Salk demonstraram pela primeira vez que as células-tronco pluripotentes são capazes de diferenciação em muitos tipos de tecidos e células que formam o corpo, desenvolvendo em células semelhantes às encontradas no broto uretérico, uma estrutura inicial no desenvolvimento dos rins, e, em seguida, ser ainda mais diferenciadas em estruturas tridimensionais em culturas de órgãos. As células do broto uretérico formam as fases iniciais do trato urinário e órgãos reprodutores humanos (Figura 6) durante o desenvolvimento e, posteriormente, se desenvolvem em um canal para drenagem da urina a partir dos rins. Os cientistas conseguiram isso com as células-tronco embrionárias humanas (4, 5) (veja mais em http://www.nanocell.org.br/terapia-genica-com-celulas-tronco-humanas-segura-e-eficaz/) e as células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) (6) (veja mais em http://www.nanocell.org.br/100-de-obtencao-de-celulas-tronco-pluripotentes-induziveis/), as células humanas da pele que foram reprogramadas em seu estado pluripotente.

Depois de gerar as iPSCs que demonstraram propriedades pluripotentes e foram capazes de se diferenciar em mesoderma, uma camada de células germinativas a partir do qual os rins se desenvolvem, os pesquisadores fizeram uso de fatores de crescimento que são essenciais durante o desenvolvimento natural dos nossos rins para a cultura de ambas as iPSCs e células-tronco embrionárias. A combinação de sinais provenientes destes fatores de crescimento, moléculas que orientam a diferenciação das células-tronco em tecidos específicos, foi suficiente para determinar as células-tronco em células progenitoras, aquelas que antecedem as células renais maduras, para que exibem características de células renais maduras em apenas quatro dias.

Os pesquisadores, em seguida, guiaram estas células mais diferenciadas em estruturas de órgãos semelhantes aos encontrados no broto uretérico através da sua co-cultura com células de rim de camundongos. Isto demonstrou que as células de camundongo foram capazes de fornecer os sinais de desenvolvimento apropriados permitindo que as células-tronco humanas formassem estruturas tridimensionais do rim.

Além disso, a equipe do prof. Belmonte testou seu protocolo usando iPSCs de um paciente com diagnóstico clínico de doença renal policística (em inglês, Polycystic kidney disease, PKD), uma doença genética caracterizada por múltiplos cistos, cheios de líquido que podem levar à diminuição da função renal e insuficiência renal (Tema de outro artigo da próxima edição). Eles descobriram que a sua metodologia poderia produzir estruturas renais a partir de iPSCs derivadas de pacientes.

Devido às muitas manifestações clínicas da doença, nem as terapias gênicas, nem à base de anticorpos são abordagens realistas para o tratamento da PKD. A técnica da equipe da Salk pode ajudar a contornar este obstáculo e fornecer uma plataforma confiável para as empresas farmacêuticas e outros pesquisadores que estudam terapias à base de drogas para PKD e outras doenças renais.

Essas estratégias de diferenciação representam a pedra angular da modelagem da doença e estudos de descoberta de novas drogas. Essas observações ajudarão a guiar futuros estudos sobre as implicações celulares precisas que a PKD pode desempenhar no contexto de desenvolvimento do rim.

Fonte: Instituto Salk para Estudos Biológicos

Referências

1.Xia Y, Nivet E, Sancho-Martinez I, Gallegos T, Suzuki K, Okamura D, et al. Directed differentiation of human pluripotent cells to ureteric bud kidney progenitor-like cells. Nature cell biology. 2013;15(12):1507-15.

2.Narayanan K, Schumacher KM, Tasnim F, Kandasamy K, Schumacher A, Ni M, et al. Human embryonic stem cells differentiate into functional renal proximal tubular-like cells. Kidney international. 2013;83(4):593-603.

3.Queiroz e Silva FA. Organogênese Urogenital. In: Macedo Junior A LS, Streit D Barroso Junior U. Urologia pediátrica. 2ª edição. São Paulo: Roca; 2004, p. 01-20.

4.Medeiros RVB, Resende RR. CÉLULAS-TRONCO DERIVADA DO TECIDO ADIPOSO SÃO APLICADAS NA CIRURGIA PLÁSTICA. Nanocell News. 2014;1(12).

5.Resende RR. TERAPIA GÊNICA COM CÉLULAS-TRONCO HUMANAS: segura e eficaz. Nanocell News. 2014;1(9).

6.Parreira RC, Sousa BR, Resende RR. 100% de Obtenção de Células-Tronco Pluripotentes Induzíveis. Nanocell News. 2013;1(2).

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  • 11
  1. Marli Oliveira Peisino disse:

    Tenho uma filha de trinta anos, cheia de vida, trabalhando e linda. Ela tem nefropatia por IGA. Exames recentes mostram q somente 29% dos rins estão funcionando e caminhando veloz mente para um transplante. Moro em vitoria ES, aqui é um centro pequeno com poucas informações. Estamos desesperados. Gostaria de saber se em qualquer lugar existe algum grupo de experiência com células tronco em que ela possa ser voluntária. Espero urgente pela resposta, pois ela está depressiva e isso prejudica mais os rins, por tratar-se de uma doença auto-imune. Obrigada.

    02/junho/2016 ás 11:03
  2. Elizete Cardoso de Oliveira disse:

    Bom dia
    Meu irmão de Belo Horizonte está a mais de 7 anos fazendo Hemo diálise.
    Está na fila durante todo esse tempo.
    Ele está muito triste e desgastado por ter que fazer tanta hemodiálise.
    Ele quer saber se pode ser um volunitário para Implante de Célula Tronco para a Insuficiência Renal.
    Aguardo resposta urgente
    Obrigada
    Elizete irmã de Rui.

    30/dezembro/2016 ás 06:38
  3. erivelton disse:

    gostaria de saber se existe grupos de volunarios parao tratamento da insuficiencia renal e como posso ser voluntario me ajuda por favor …

    05/janeiro/2017 ás 21:58
  4. Marcus Vinícius Gomes de Rezende disse:

    Eu tenho 39 anos e trato, há cinco anos, uma nefropatia por IGA. Faço tratamento conservador com imunossupressor (Genuxal 200mg) e Prednisona (20mg). Minha filtração está entre 45 a 50%. Proteinúria de 1.80mg/24h. Uréia 84 e creatinina 2.50. Eu gostaria de me submeter ao tratamento com células-tronco. Me ofereço como voluntário e, inclusive, posso custear o meu tratamento.

    Att.,

    Marcus Vinícius Gomes de Rezende

    Deixo o meu e-mail para contato: marcus_advogado@hotmail.com

    09/fevereiro/2017 ás 17:47
  5. Ricardo Oliveira de Andrade disse:

    Olá. Sofro de insuficiência renal e já passei por um transplante e estou às vésperas de voltas ao inferno dá hemodiálise, me ofereço como voluntário aos testes.

    26/fevereiro/2017 ás 15:08
  6. milene guedes leite disse:

    quero ser voluntaria sor doente renal

    17/junho/2017 ás 20:25
  7. Diego disse:

    Olá amigos, tenho 35 anos e faço hemodiálise há 3 anos, por 3 anos que eu não sei o que é viver! É muito muito ruim no calor que faz no Brasil a gente não poder beber liquido, é muito sofrimento!!!!
    Me ofereço como voluntário aos testes.

    22/junho/2017 ás 18:04
  8. Sillas Veríssimo disse:

    Boa noite tenho 24 anos fasso hemodiálise a 9 anos se tiver uma lista de voluntários eu gostaria de se escrever aguardo a resposta.

    16/julho/2017 ás 22:45
  9. Claudio Augusto disse:

    Tenho 63 anos e faco hemodialise a 18meses. Gostaria de participar como voluntario nos testes de celula tronco renal. Tive glomerulonefrite cronica sem causa determinada.
    Obrigado
    Claudio Augusto

    22/agosto/2017 ás 18:12
  10. DéboraGomes Teixeira disse:

    Sou mãe de doente renal ….meu filho tem 25 anos a 1 ano na hemodiálise com doença de Berg. ..gostaria de obter mais informações e caso haja fila p voluntários gostaria de inscreve lo. Grata. Débora.

    25/novembro/2017 ás 00:21
  11. Henrique Jorge Rabelo Gontijo disse:

    Estou apto a faser os testes necessários para os procedimentos do uso de células tronco, embora em hemodiálise a 7 anos sou praticante de karatê e me sinto saudável e pronto para o que vier. Me dê uma chance por favor eu tenho rim policísticos.

    16/janeiro/2018 ás 21:42

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