Ciência é INVESTIMENTO! Vamos transformar o Brasil em uma Nação rica e forte!

UMA ALTERNATIVA SIMPLES PARA PRODUÇÃO DE CÉLULAS-TRONCO INDUZÍVEIS: estímulos externos reprogramam células diferenciadas para pluripotência

UMA ALTERNATIVA SIMPLES PARA PRODUÇÃO DE CÉLULAS-TRONCO INDUZÍVEIS: estímulos externos reprogramam células diferenciadas para pluripotência

Ricardo Cambraia Parreira, Rodrigo R Resende

Vol. 1, N. 7, 20 de fevereiro de 2014
DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2014.02.20.001

Em 2006, Takahashi e Yamanaka da Universidade de Kyoto, Japão, induziram células-tronco pluripotentes (células indiferenciadas com propriedade de auto-renovação e potencial de diferenciação em todas os tipos celulares do corpo de mamíferos) a partir de cultura de fibroblastos (células estruturais do tecido) por meio da adição de fatores de transcrição KLF4, c-MYC, OCT4 e SOX2 (proteínas que se ligam ao material genético da célula e estimulam a expressão ou ativação da produção de genes). Até recentemente, além desta metodologia, a reversão do estado de células diferenciadas de animais para pluripotentes baseava-se na transferência ou manipulação genética/física do núcleo.

Entretanto, as células diferenciadas de plantas quando expostas a estímulos externos, sem nenhum tipo de intervenção ou reprogramação do núcleo, eram capazes de se tornarem células com potencial de formarem toda a estrutura da planta, incluindo caules e raízes. Observando tal fato, Obokata e colaboradores, pesquisadores das Universidades de Kobe, no Japão, e de Massachusetts, EUA, decidiram avaliar se células diferenciadas de animais também adquiriam tal potencial quando expostas a condições especiais. Para tal abordagem, os autores do artigo utilizaram células (que eram os linfócitos do baço) positivas para o marcador fenotípico CD45 (proteína de superfície da célula) e avaliaram se essas células adquiriam pluripotência ao sofrerem perturbações químicas simples em seu ambiente externo. Tão simples como a mudança de pH, isto é, mudando o meio de neutro, básico, para um meio ácido.

Para a execução do procedimento, inúmeras possibilidades de estímulos externos estavam disponíveis, tais como: perfuração da membrana plasmática (estrutura que delimita as células vivas), privação das células de fatores de crescimento (moléculas que estimulam a proliferação celular), diminuição do pH do ambiente, tornando ele ácido, exposição das células a alta concentração de cálcio, choque térmico (variação brusca de temperatura) e osmótico (variação brusca do conteúdo de solvente, no caso, a água).

A perturbação promovida pela diminuição do pH, tornando o meio ácido, foi considerada a mais eficaz e por isso foi escolhida para a realização do estudo. Tal eficácia já foi constatada devido às alterações do estado de diferenciação dos tecidos em estudos envolvendo embriologia experimental (ciência que estuda a formação de órgãos e sistemas do animal), além do fato de que essa redução do pH do meio de cultura das células, a partir de um pouco mais do que 7 até 5,7, durante 25 minutos resultou no aumento da expressão do gene da pluripotência Oct4 em algumas células, o que sugere que elas tinham revertido para um estado de células-tronco (Figura 1). Lembrando que o Oct4 representa foi um dos fatores de transcrição utilizado por Yamanaka, em 2006, para induzir a pluripotência de células diferenciadas.

A demonstração de que células diferenciadas positivas para CD45 adquiriram a capacidade de pluripotência, por meio da constatação da expressão de Oct-4, revela a característica de plasticidade (capacidade de se adaptar às condições ambientais) das células quando expostas em ambiente com estímulos de estresses não letais. A hipótese para esse comportamento baseia-se na ideia de que o forte estímulo libera mecanismos inibitórios próprios das células que suprimem o estado de célula diferenciada, permitindo assim, que ela retorne ao estado de células indiferenciadas (1).

O resultado do trabalho apresenta uma capacidade de reprogramação das células diferenciadas para células pluripotentes por meio de perturbações promovidas por estímulos extrínsecos não-letais. Esta descoberta também levanta novas questões a serem respondidas, como por exemplo: por que e para que as células diferenciadas possuem essa reprogramação auto-dirigida? Como esse mecanismo de reprogramação é suprimido? Por que as células submetidas a essa reprogramação não originam teratomas (células com capacidade proliferativa descontrolada)? A pesquisa também permite a compreensão dos estados celulares e seu significado biológico nos organismos multicelulares.

pluripotencia

Figura 1: Conversão de células CD45+ para células pluripotentes por meio de estímulo extrínseco. 1) Isolamento da fração de linfócitos do baço; 2) Células positivas para marcador fenotípico CD45 são separadas da fração de linfócitos por meio de citometria de fluxo; 3) As células CD45+ são colocadas em condições especiais de pH e temperatura por tempo determinado; 4) As células são ressuspendidas em meio DMEM/F12; 5) Cultura das células em placas; 6) As células que expressaram o marcador Oct-4 (indicador de pluripotência), tornaram se fluorescente, devido ao fato deste marcador estar ligado a molécula fluorescente GFP (verde).

Os pesquisadores batizaram a nova técnica de reprogramação de STAP (do inglês, stimulus-triggered acquisition of pluripotency), ou seja, aquisição de pluripotência induzida por estímulos.

O grupo de Obokata fizeram todos os testes adequados para demonstrar que as células são realmente pluripotentes. Os pesquisadores injetaram as células reprogramadas em embriões de camundongo, onde eles contribuíram para o desenvolvimento de animais quiméricos (com células derivadas de dois animais, do próprio animal e das células-tronco STAP injetadas), mais uma prova de que as células eram verdadeiramente pluripotentes. Em outro estudo de Obokata, realizada por um grupo de colegas que participaram do artigo original, a equipe demonstrou que as células STAP também podem desenvolver tecidos da placenta _ sugerindo que as células STAP estão em um estado menos maduro ou diferenciado que as células pluripotentes induzidas, desenvolvidas pelo professor Yamanaka, que só contribuem para o tecido embrionário.

Do ponto de vista prático para aplicações clínicas, vemos isso como uma nova abordagem para gerar células-tronco induzíveis ou iPS cells. Se a pluripotência for induzida a partir de células humanas por um método semelhante, teremos de compará-lo com os protocolos existentes, já que foram realizados em camundongos. Nosso grupo irá iniciar pesquisas nesta área agora.

O mecanimos subjacente a STAP ainda é desconhecido. Neste momento, vários laboratórios de todo o mundo iniciaram pesquisas relacionados com este novo protocolo, tanto para se entender como a reprogramação ocorre, assim como para aperfeiçoar e aplicar para os seres humanos, além de estudos relacionados ao câncer, dado que o estresse e a consequente inflamação estão vinculados ao desenvolvimento de tumores.

O potencial para o laboratório ou aplicações clínicas também ainda não são claros. Obokata disse que a estratégia STAP é muito mais rápida do que induzir pluripotência por manipulação genética, mas uma série de células morre no processo. Após o tratamento com pH baixo, apenas cerca de 20 por cento das células sobreviveram e, destas, apenas 30 por cento continuaram a expressar o indicador fluorescente de pluripotência. Ainda assim, a STAP é um método um pouco melhor do que a habitual eficiência de 1 por cento para criar células as iPS cells. Embora Obokata tenha dito que ela não fez uma comparação massiva entre as duas técnicas.

Novas possibilidades para tratamento de doenças degenerativas e câncer apontam para um horizonte não tão distante!

Referência

1. Obokata H, Wakayama T, Sasai Y, Kojima K, Vacanti MP, Niwa H, et al. Stimulus-triggered fate conversion of somatic cells into pluripotency. Nature. 2014 Jan 30;505(7485):641-7. PubMed PMID: 24476887. Epub 2014/01/31. eng.

Print Friendly
  • UMA ALTERNATIVA SIMPLES PARA PRODUÇÃO DE CÉLULAS-TRONCO INDUZÍVEIS: estímulos externos reprogramam células diferenciadas para pluripotência
  • 2
  1. Lucas Felipe disse:

    Copim, os resultados estão sob investigação, ninguém conseguiu reproduzir…

    03/abril/2014 ás 13:44
  2. Rodrigo Resende disse:

    Verdade, vai sair um texto na próxima edição.
    Também estamos tentando reproduzir.

    abçs
    Prof. Rodrigo Resende

    18/abril/2014 ás 14:45

Deixe uma resposta

O seu endereço de email não será publicado Campos obrigatórios são marcados *


*

Você pode usar estas tags e atributos de HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>