CCCCCCCCÉÉÉÉÉÉÉÉLULAS TRONCO E LULAS TRONCO E LULAS TRONCO E LULAS TRONCO E LULAS TRONCO E LULAS TRONCO E LULAS TRONCO E LULAS TRONCO E TERAPIAS TERAPIAS TERAPIAS TERAPIAS TERAPIAS TERAPIAS TERAPIAS TERAPIAS CELULARESCELULARESCELULARESCELULARESCELULARESCELULARESCELULARESCELULARES

Rosalia MendezRosalia MendezRosalia MendezRosalia Mendez----OteroOteroOteroOterormotero@biof.ufrj.brrmotero@biof.ufrj.brrmotero@biof.ufrj.brrmotero@biof.ufrj.br

InstitutoInstitutoInstitutoInstituto de de de de BiofBiofBiofBiofíííísicasicasicasica Carlos Carlos Carlos Carlos ChagasChagasChagasChagas FilhoFilhoFilhoFilho/UFRJ/UFRJ/UFRJ/UFRJInstitutoInstitutoInstitutoInstituto do do do do MilenioMilenioMilenioMilenio de de de de BioengenhariaBioengenhariaBioengenhariaBioengenharia TecidualTecidualTecidualTecidual

www.imbt.org.brwww.imbt.org.brwww.imbt.org.brwww.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., 2003IBCCF/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 queproduzem dopamina

ELA : degeneração dos neuronios motores da medula espinhal

ALZHEIMER : degeneração de diferentes neuronios em diferentesregiões

AVC: perda de neurônios em areas motoras e sensoriais

DOENÇAS DESMIELINIZANTES : degeneração de oligodendrócitos

LESÕES TRAUMÁTICAS DE MEDULA ESPINHAL : lesão de neuroniosmotores, interneuronios, fibras sensitivas e motoras

CÉLULAS TRONCO

Células não especializadas com capacidade de auto-renovação

Podem originar os diferentes tipos celulares do org anismo

Podem ser obtidas do embrião, do feto e do adulto

Podem ser usadas para estudar o desenvolvimento nor mal, para o screening de drogas e toxinas, e para substit uir células lesadas em diferentes tipos de doenças.

CÉLULAS TRONCO EMBRIONÁRIASES (embryonic stem cells)

ES (embryonic stem cells) são obtidas de blastocistos

ES Humanas

Primeira linhagem de ES humanasderivadas de blastocistos doados

James Thomson-1998University 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 darorigem a todos os tiposcelulares

Proliferam muitorapidamente permitindo a obtenção de um grandenúmero de células

Frequentemente formamteratomas quando injetadas

CÉLULAS TRONCO EMBRIONARIAS (ES)

Terapia celular com células fetais

NA DOENÇA DE PARKINSON OS NEURONIOS DOPAMINERGICOS DASUBSTÂNCIA 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 darorigem a todos os tiposcelulares

Proliferam muitorapidamente permitindo a obtenção de um grandenúmero de células

Frequentemente formamteratomas 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 prolactinBridges 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 isquêmicosArvidisson et al, 2002 - Neuronal replacement from endogenous precursors in the adult brain after stroke

TraumasRice et al, 2003 - Proliferation and neuronal differentiation of mitotically active cells following traumatic brain injury

Surtos epiléticosParent 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 deoutros tecidos ?

Plasticidade das células tronco de medula óssea

Perin et al., (2003)

Transendocardial, autologus bone marrow cell transplantation in severe, chronic ischemic heart f ailure. 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 cardiomyopa thy. 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

EstratEstrat éégiagia

•• EstabelecimentoEstabelecimento de de modelomodelo animal animal dadadoendoenççaa

•• TesteTeste emem animal animal dasdas terapiasterapias celularescelulares

•• ElaboraElaboraççãoão do do protocoloprotocolo clclííniconico fasefase II

•• SubmissãoSubmissão do do protocoloprotocolo ààss comissõescomissões de de ééticatica dasdas institutiinstitutiççõesões envolvidasenvolvidas e e ààCONEPCONEP

•• InicioInicio dasdas terapiasterapias

AVC AVC ((AcidenteAcidente vascular cerebral vascular cerebral isquemicoisquemico ))

. . TerceiraTerceira causacausa de de óóbitobito emem paisespaises desenvolvidosdesenvolvidos

. . BrasilBrasil : : primeiraprimeira ouou terceiraterceira dependendodependendo do do estadoestado

. Principal . Principal causacausa de de incapacitaincapacita ççãoão emem indivindiv ííduosduos adultosadultos

. 85% . 85% sãosão isquêmicosisquêmicos e 15% e 15% hemorrhemorr áágicosgicos

. . ÚÚnicanica terapiaterapia dispondispon íívelvel : : rtPArtPA ((ativadorativador do do plasminogênioplasminogêniotissulartissular recombinanterecombinante ) ) atatéé 3 3 hshs apapóóss o o inin ííciocio dos dos

sintomassintomas((ssóó 1% dos 1% dos pacientespacientes recebemrecebem esteeste tratamentotratamento ))

Brott & Bogousslavsky. NEJM 2000;343:710

Fisiopatogenia

AVC ISQUEMICO

ModeloModelo experimental de AVC experimental de AVC isquemicoisquemico::MCAoMCAo (middle cerebral artery (middle cerebral artery oclusionoclusion))

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 troncomesenquimais

Mecanismo de ação das células troncomesenquimais no SN

Estimulação da neurogenese por fatorestróficos?

Recuperação de células por fatores tróficos?

Modulação de fenomenos inflamatórios?

EstratEstrat éégiagia

•• EstabelecimentoEstabelecimento de de modelomodelo animal animal dadadoendoenççaa

•• TesteTeste emem animal animal dasdas terapiasterapias celularescelulares

•• ElaboraElaboraççãoão do do protocoloprotocolo clclííniconico fasefase II

•• SubmissãoSubmissão do do protocoloprotocolo ààss comissõescomissões de de ééticatica dasdas institutiinstitutiççõesões envolvidasenvolvidas e e ààCONEPCONEP

•• InicioInicio dasdas terapiasterapias

Estudos cl ínicos 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

Laborat ório 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