Promete amplos benefícios clínicos, desde transplante de medula óssea até terapias para coração, cérebro, pele e pulmões
Em um salto para tornar a terapia com células-tronco amplamente disponível, os pesquisadores do Ansary Stem Cell Institute no Weill Cornell Medical College descobriram que as células endoteliais, os blocos de construção mais básicos do sistema vascular, produzem fatores de crescimento que podem crescer grandes quantidades de células-tronco adultas. células e sua progênie ao longo de semanas. Até agora, as culturas de células-tronco adultas morriam em quatro ou cinco dias, apesar dos melhores esforços para cultivá-las.
“Esta é uma pesquisa inovadora com aplicação potencial para regeneração de órgãos e inibição do crescimento de células cancerígenas”, disse o Dr. Antonio M. Gotto Jr., reitor de Stephen e Suzanne Weiss do Weill Cornell Medical College e reitor de assuntos médicos da Cornell University. “Estamos em dívida com Shahla e Hushang Ansary por fundar este Instituto e com a Starr Foundation Tri-Institutional Stem Cell Initiative pelo apoio contínuo.”
Esta nova descoberta estabelece o conceito inovador de que os vasos sanguíneos não são apenas condutos passivos para a entrega de oxigênio e nutrientes, mas também são programados para manter e proliferar células-tronco e suas formas maduras em órgãos adultos. Usando uma nova abordagem para aproveitar o potencial das células endoteliais “co-cultivando-as” com células-tronco, os pesquisadores descobriram os meios para fabricar um suprimento ilimitado de células-tronco relacionadas ao sangue que podem eventualmente garantir que qualquer pessoa que precise de um transplante de medula óssea pode obter um.
O modelo de células vasculares estabelecido neste estudo também pode ser usado para cultivar abundantes células-tronco funcionais de outros órgãos, como cérebro, coração, pele e pulmões. Um artigo detalhando essas descobertas aparece na edição de 5 de março da revista Cell Stem Cell .
Em órgãos adultos, existem poucas células-tronco que ocorrem naturalmente, portanto, usá-las para a regeneração de órgãos é impraticável. Até agora, as estratégias para expandir as culturas de células-tronco adultas, que invariavelmente usavam fatores de crescimento de origem animal, soro e células alimentadoras manipuladas geneticamente, tiveram apenas um sucesso marginal. Este estudo, que emprega células endoteliais para propagar células-tronco sem adição de fatores de crescimento e soro, provavelmente revolucionará o uso de células-tronco adultas para a regeneração de órgãos, bem como decifrará a complexa fisiologia das células-tronco adultas.
“Este estudo terá um grande impacto no tratamento de qualquer doença relacionada ao sangue que exija um transplante de células-tronco”, diz o autor sênior do estudo, Dr. Shahin Rafii, professor Arthur B. Belfer em medicina genética, codiretor do o Ansary Stem Cell Institute e um Howard Hughes Medical Institute Investigator, no Weill Cornell Medical College. Atualmente, as células-tronco derivadas da medula óssea ou do sangue do cordão umbilical são usadas para tratar pacientes que necessitam de transplantes de medula óssea. A maioria dos transplantes de células-tronco é bem-sucedida, mas devido à escassez de medula óssea e células sanguíneas do cordão umbilical geneticamente compatíveis, muitos pacientes não podem se beneficiar do procedimento.
“Nas últimas décadas, fundos substanciais foram gastos para desenvolver plataformas para expandir as culturas de células-tronco adultas, mas esses esforços nunca foram capazes de persuadir uma autêntica célula-tronco adulta a se autorrenovar além de alguns dias”, continua o Dr. Rafii . “A maioria das células-tronco, mesmo na presença de múltiplos fatores de crescimento, soro e suporte de células estromais não endoteliais genéricas, morre após alguns dias. Agora, empregando nossas co-culturas de células-tronco endoteliais, podemos propagar células-tronco adultas células na ausência de fatores externos e soro além de 21 dias com um índice de expansão de mais de 400 vezes.”
Se essa estratégia de expansão de células-tronco de base vascular continuar a ser validada, os médicos poderão usar qualquer fonte de células-tronco hematopoiéticas (produtoras de sangue), propagá-las exponencialmente e armazenar as células para transplante em pacientes.
Pela primeira vez, o estudo demonstra como esta nova plataforma de células vasculares ou “nicho vascular” pode auto-renovar células-tronco hematopoiéticas adultas por semanas, tanto in vitro quanto in vivo, co-cultivando-as em um leito de células endoteliais. Os pesquisadores escolheram as células endoteliais porque estão em contato próximo com as células-tronco do sangue, e trabalhos anteriores do laboratório do Dr. Rafii demonstraram que as células endoteliais produzem novos fatores de crescimento ativos de células-tronco. No entanto, a manutenção das células endoteliais é incômoda e se elas não forem “alimentadas” com substâncias específicas, como fatores de crescimento conhecidos como “fatores angiogênicos”, elas morrem imediatamente. Para contornar este problema, os pesquisadores modificaram geneticamente as células endoteliais para permanecer em um estado de sobrevivência de longo prazo, inserindo um gene recentemente descoberto clonado de adenovírus, que não promove a transformação oncogênica das células humanas. Esta descoberta anterior, usando um único gene para colocar as células endoteliais em um estado de “animação suspensa” de longa duração sem prejudicar sua capacidade de produzir vasos sanguíneos, também foi descoberta no laboratório do Dr. Rafii e publicada na revista Proceedings of National Academy Sciences em 2008.
Células endoteliais podem gerar células-tronco e sua progênie diferenciada
Neste estudo, os pesquisadores também descobriram que as células endoteliais não apenas podem expandir as células-tronco, mas também instruir as células-tronco a gerar descendentes maduros diferenciados que podem formar células imunes, plaquetas e glóbulos vermelhos e brancos, todos os quais constituem sangue funcional.
“Somos o primeiro grupo a demonstrar que as células endoteliais elaboram um repertório de fatores de crescimento ativos de células-tronco que não apenas estimulam a expansão das células-tronco, mas também orquestram a diferenciação dessas células-tronco em sua progênie madura”, disse o Dr. Jason Butler, um pesquisador sênior do Weill Cornell Medical College e primeiro autor do estudo. “Por exemplo, descobrimos que a expressão de fatores ativos de células-tronco específicas, ou seja, ligantes Notch, pelas células endoteliais que revestem a parede dos vasos sanguíneos ativos promovem a proliferação das células-tronco formadoras de sangue. A inibição desses fatores específicos em as células endoteliais resultaram na falha da regeneração das células-tronco formadoras de sangue. Esses achados sugerem que as células endoteliais diretamente, por meio da expressão de citocinas ativas em células-tronco,
Descrevendo ainda mais esse conceito inovador, em um artigo de alto impacto publicado na edição de janeiro de 2010 da Nature Reviews Cancer, os drs. Rafii e Butler, e o Dr. Hideki Kobayashi, que também é co-autor do estudo atual, elaboraram fatores de crescimento específicos produzidos por células endoteliais que promovem o crescimento de células tumorais além das células-tronco.
O desenvolvimento da tecnologia de células vasculares que suporta o crescimento duradouro de células-tronco também permitirá aos cientistas gerar fontes abundantes de células-tronco funcionais e malignas para estudos genéticos e básicos. Este estudo também resolveu uma controvérsia de longa data em que vários grupos afirmaram que as células formadoras de osso (osteoblastos) suportam exclusivamente a expansão das células-tronco formadoras de sangue. “No entanto, usando uma abordagem de imagem molecular altamente sofisticada, mostramos que as células-tronco formadoras de sangue em regeneração na medula óssea estão em contato íntimo com os vasos sanguíneos, indicando que as células endoteliais são o regulador predominante da repopulação de células-tronco na medula óssea adulta. “, afirma o Dr. Daniel Nolan, cientista sênior do laboratório do Dr. Rafii e co-autor do novo estudo.
Uma outra preocupação importante abordada neste estudo foi se a expansão forçada das células-tronco por um longo período de tempo induziria mutações cancerígenas nas células-tronco. No entanto, os autores deste estudo mostram que, mesmo após um ano, não havia indicação de formação de tumores, como leucemias, quando as células-tronco expandidas foram transplantadas de volta para camundongos. Isso sugere que as células endoteliais fornecem um meio que prolifera as células-tronco sem criar risco de câncer.
A descoberta atual representa a culminação de muitos anos de trabalho do Dr. Rafii e seu laboratório, incluindo sua pesquisa na conversão de células-tronco espermatogônias de camundongos adultos em células endoteliais (Nature, setembro de 2007) e na obtenção de células endoteliais estáveis e copiosas a partir de células-tronco embrionárias humanas células (Nature Biotechnology, 17 de janeiro de 2010).
A capacidade de gerar muitas células endoteliais estáveis a partir de células-tronco embrionárias humanas leva a novas oportunidades de pesquisa, de acordo com o Dr. Zev Rosenwaks, coautor deste estudo e diretor e médico-chefe do Ronald O. Perelman and Claudia Cohen Center for Reproductive Medicine, bem como diretora da Tri-Institutional Stem Cell Initiative Derivation Unit no Weill Cornell Medical College.
Rosenwaks diz: “A geração de células endoteliais derivadas de células-tronco embrionárias doentes que estão sendo propagadas em nossa Unidade de Derivação abrirá novos caminhos de pesquisa para espionar molecularmente a comunicação entre células vasculares e células-tronco. Esta linha inovadora de investigação – – para determinar como as células vasculares humanas normais e anormais induzem a formação de órgãos durante o desenvolvimento de embriões e como a disfunção das células endoteliais resulta em defeitos de desenvolvimento – lançará as bases para novas plataformas para a regeneração terapêutica de órgãos.”
Dr. Rafii vê ainda mais oportunidades. “A identificação de fatores de crescimento ainda não reconhecidos produzidos por endotélio derivado de células embrionárias humanas e células endoteliais adultas que suportam a expansão e diferenciação de células-tronco estabelecerá uma nova arena na biologia de células-tronco. Seremos capazes de ativar seletivamente células endoteliais não apenas para induzir regeneração de órgãos, mas também para inibir especificamente a produção de fatores derivados de células endoteliais, a fim de bloquear o crescimento de tumores. regeneração, direcionamento de tumores e aplicações de terapia genética”, conclui o Dr. Rafii.
Artigo Retirado de News Medical
