NeuroregeneraçãO Cristiano Cota Bandeira

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Sistemas Neurais de Células – Tronco Cristiano Cota Bandeira Sistema de Liberação Controlada de Farmacos Dezembro de 2011 Prof: Maria Esperanza Cortes Segura Universidade Federal De Minas Gerais Departamento de Química Mestrado em Inovação Biofarmacêutica

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Sistemas Neurais de Células – Tronco

Cristiano Cota Bandeira

Sistema de Liberação Controlada de FarmacosDezembro de 2011Prof: Maria Esperanza Cortes Segura

Universidade Federal De Minas GeraisDepartamento de Química

Mestrado em Inovação Biofarmacêutica

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SumárioINTRODUÇÃO

NSCS IN VIVO E IN VITRO

IN VITRO PROLIFERAÇÃO DO NSCs DE LONGA DURAÇÃO

MECANISMOS DE ESTABILIZAÇÃO DOS SISTEMAS NSCS

CONCLUSÕES E DIREÇÕES FUTURAS

PATENTES RELACIONADAS

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Artigo Original

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INTRODUÇÃO

As células-tronco multipotentes têm a capacidade de gerar um número limitado de células especializadas.

São responsáveis também pela constante renovação celular que ocorre em nossos órgãos.

Células-tronco neurais (NSC) são populações multipotentes auto-regenerativas presentes no sistema nervoso de mamíferos

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INTRODUÇÃO

Durante 20 anos têm se tentado estabelecer bases para fatores de crescimento tumoral principalmente para expansão de corpos flutuantes e condições aderentes

Melhor compreenção da biologia e propriedades moleculares dos sistemas de células tronco neurais.

Determinar as melhores condições in vitroPadronizar protocolos mais estáveisProliferação clonal

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Pontos centrais para o desenvolvimento de células tronco neurais

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INTRODUÇÃO

Meios sintéticos in vitro

Permitissem uma boa expansão de culturas de células NSCs

(tendo características operacionais caracterizadas por auto-regenação e diferenciação multipotencial)

Relevancia fisiológica desses modelos de células NSC para os estudos desses precursores neurais durante o desenvolvimento do SNC ainda é objeto de debate

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Outros estudos monstram que a possível exposição de alguns fatores de crscimento

podem desregular a identidade territorial e o

potencial de diferenciação de percursores neurais

Diversos estudos indicam fatores antigênicos e

propriedades biológicas do meio se mantem até

em passagens mais longas

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OBJETIVOS

Comparar as propriedades funcionais de células tronco neurais cultivadas in vitro com as presentes in vivo.

Rever os ensaios desenvolvidos para o seu isolamento e expansão.

Discutir descobertas recentes que indicam que meios de NSCs podem não representarem com precisão os meios in vivo, devido as alterações genéticas das células e de seu estado epigenético

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NSCs in vitro e in vivo

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NSCs in vitro e in vivo

Durante o desenvolvimento cerebral, programas pré-definidos dão lugar no tempo-spaço a diferentes tipos de células–tronco neurais, tornando a definição de suas propriedades desafiador.

Embora já se tenha uma melhor compreensão das características moleculares das NSCs e células progenitoras, tais resultados estão longe de estarem definidos

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NSCs in vitro e in vivo

Principais 4 tipos de células-troco neurais (NSC) ou células progenitoras podem ser distinguidas no célebro:

– PROGENITORAS NEUROEPTELIAIS (NEPs)

– CENTRAL DA GLIA (RG)

– PROGENITORAS BASAIS (BPs)

–PROGENITORAS ADULTAS

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NSCs in vitro e in vivoNature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)

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NSCs in vitro e in vivo

A neurogênese em mamíferos começa com a indução de neuroectoderma, que forma a placa neural que por sua vez gera o tubo neural.

Essas estruturas são constituidas por uma camada de células progenitoras neuroepiteliais que são provavelmente complexas e de populações celulares heterogêneas

Os processos tecnológicos de culturas de células permitiram que os pesquisadores induzissem a neuralização de ratos e células tumorais embrionárias humanas in vitro

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NSCs in vitro e in vivo

Principais características das NSCs in vivo e in vitro:

In vivo, presença de um nicho rigoroso que controla a atividade de células tumorais, ja in vitro, os NSCs podem se dividir e diferenciar na ausência de um nicho.

Existe predomínio de divisão assimétrica in vivo e em vitro pode-se realizar de forma simétrica e assimétrica.

Linhagens in vivo evoluem através etapas de desenvolvimento. In vitro, tal evolução temporal é parcialmente dividida durante células-tronco embrionárias e neuralizada nos processos.

Populações de células NSCs necessitam de regiões específicas durante o desenvolvimento cerebral.

NSCs in vitro geram varios subtipos neurais diferenciados. In vitro NSCs de longa duração podem dar origem a uma limitada classe de progenitoras.

Autenticidade funcional fenotípica são adquiridos in vivo. Apenas uma maturação funcional parcial pode ser obtida in vitro

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IN VITRO PROLIFERAÇÃO DO NSCs DE LONGA DURAÇÃO

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IN VITRO PROLIFERAÇÃO DO NSCs DE LONGA DURAÇÃO

Isolamento das Nscs de sua nicho natural e a sua purificação e expansão foram problemáticas, tal como os fatores e contactos celular necessária para manter estas células no seu estado fisiológico são ainda desentendidos.

EGF e FGF2 foram autores-chave na identificação das condições de cultura celular que sustentaram a prolongada divisão celular de células com propriedades NSC.

revisão das estratégias desenvolvidas para NSC de isolamento e expansão, e também comparar o seu poder em termos de eficiência e manutenção a longo prazo de células “genuinamente" moleculares e com propriedades biológicas.

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IN VITRO PROLIFERAÇÃO DO NSCs DE LONGA DURAÇÃO

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IN VITRO PROLIFERAÇÃO DO NSCs DE LONGA DURAÇÃO

Neuroesferas: São agregados celulares que crescem em suspensão na presença de fatores de crescimento, como FGF-2 (fibroblast

growth factor-2) e EGF (epidermal growth factor).

Tais células podem diferenciar-se nos três tipos celulares do SNC: neurônios, astrócitos e oligodendrócitos.

Cada neuroesfera é derivada de uma única célula-tronco que, por divisão assimétrica, dá origem à outra célula-tronco e a um progenitor mais comprometido com uma linhagem específi ca.

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J Bras Neurocirurg 16(1), 13-19, 2005

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IN VITRO PROLIFERAÇÃO DO NSCs DE LONGA DURAÇÃO Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)

J Bras Neurocirurg 16(1), 13-19, 2005

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IN VITRO PROLIFERAÇÃO DO NSCs DE LONGA DURAÇÃO

As Neuroesferas se mostram multipotentes, embora o potencial neurogênico versos glicogênico diminua progressivamente in vitro durante as suas passagens

Diversos modelos de diferenciação neuronal baseados em remoção de mitógenos, exposição a soros fetais bovinos e/ou a substratos específicos e citocinas tem sido desenvolvidos, mas nenhum deles gera células com expresões de β3-tubulin acima de 20%

Isso sugere que o sistema neuroesfera não é particularmente eficaz em termos de competência neurogênica, mas pode ser útil para gerar grande número de neurônios in vitro por meio de separação de células ou manipulação genética.

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Mecanismos para Estabilização dos sistemas NSC

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Mecanismos para Estabilização dos sistemas NSC

Critérios para definir a estabilização dos Sistemas NSC:

Eficiencia de propagação

Clonalidade

Estabilidade do Cariótipo após um excesso de Proliferação

Retenção de neuropotencial

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Conclusões e Direções Futuras

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Conclusões e Direções Futuras

Conhecimentos sobre linhagens progenitoras neurais e suas propriedades durante o desenvolvimento tem sido revolucionárias tendo em vista a capacidade de isolar e espandir NSCs in vitro.

As Relações entre a verdadeira identidade e a potencial linhagem entres os diversos tipos de percursores celulares ainda estão sendo investigadas.

No entanto, em ambientes in vitro é necessário resultar perturbações das estruturas tridimensionais do tecido, perda de células de contactos, modificação do ambiente extracelular, cascatas de sinalização intracelular eventualmente alteram as propriedades biológicas e moleculares responsáveis para a aquisição de células-tronco.

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Conclusões e Direções Futuras

Dado que a biologia das NSCs tem enorme potencial terapeutico, será fundamental ser capaz de manipular as suas propriedades e incorporar programas particulares de desenvolvimento in vitro.

Um planejamento cuidadoso e experimentação animais extensas serão necessárias antes dos estudos clínicos com Nscs e mesmo assim estes ensaios deve ser realizada em sintonia com as outros terapias tradicionais que visam melhorar a degeneração e promover neuroproteção.

Embora os NSC atuais não são sistemas perfeitos, a homogeneidade de proliferação, é a próxima fase para a rodada de descobertas.

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Patentes Relacionadas

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BUSCA DE PATENTES

Palavras chave:

• Neurosferas

• Células-tronco neurais

• Neural stem cells

• Neurosphere system

Sites de busca:INPI: http://www.inpi.gov.br/ EPO: http://www.epo.org/ WIPO: http://www.wipo.int/portal/index.html.en

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BUSCA DE PATENTESNature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)

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MUITO OBRIGADO