Células Estaminais
Células estaminais (CE) são células que se podem diferenciar em diversos tipos celulares, tendo igualmente a capacidade de se auto-renovar e dividir indefinidamente. As CE embrionárias podem ser obtidas a partir de embriões na fase de blastocisto e podem dar origem a todos os tipos celulares das diversas linhagens embrionárias.
Por outro lado, é possível o isolamento de CE a partir de vários tecidos adultos (como a medula óssea, sangue, pâncreas e outros tecidos), bem como do sangue do cordão umbilical e da placenta. Estas CE têm geralmente um potencial de diferenciação mais limitado, dando origem a tipos célulares presentes no seu tecido de origem. Em ginecologia/obstetrícia as células estaminais podem ter aplicações a vários níveis:
1. Em terapia de suporte para o tratamento de tumores sólidos como o cancro a mama ou do ovário;
2. No tratamento de doenças hematológicas do feto, por transplante in útero;
3. Em diagnóstico e terapia celular durante a gravidez, dado que existem evidências de que células estaminais fetais circulam no sangue materno;
4. Em inúmeras aplicações terapêuticas ao nível das doenças hemato- oncológicas, dado o sangue do cordão umbilical, normalmente descartado após o parto, conter células estaminais hematopoiéticas.
SUMMARY
Stem cells are cells capable of unlimited self-renewal with the ability to give rise to different cell lineages.
Embryonic stem cells derived from the inner mass of blastocysts are pluripotent cells and give rise to all embryonic tissue types in vitro. On the other hand, adult stem cells, which can be derived from adult tissues, have a limited differentiation capacity and, in generally, can yield specialized cell types of theirt tissue of origin. In the context of gynecology/obstetrics, stem cells can have a variety of applications:
1. In supportive therapy for the treatment of solid tumors, like breast or ovary cancer;
2. In the treatment of haematological fetal diseases, by stem cell transplantation in utero.
3. In diagnosis and cell therapy during pregnancy, as there are evidences that fetal stem cells circulate in maternal blood;
4. In therapeutical approaches for haematological/oncological diseases using umbilical cord blood, which is usually discarded after birth, as a source of hematopoietic stem cells.
Células estaminais em Obstetrícia e Ginecologia
Parte I: Conceitos gerais e aplicações
Margarida Vieira, André Gomes, Gonçalo Castelo-Branco, Luís Gomes, Raul Santos
Crioestaminal
1. CÉLULAS ESTAMINAIS – ORIGEM E CAPACIDADE DE DIFERENCIAÇÃO
As células estaminais (CE) distinguem-se das restantes células do organismo por apresentarem três características:
a) são células indiferenciadas e não especializadas;
b) têm a capacidade de se auto-renovar e dividir indefinidamente;
c) são capazes de se diferenciar em linhagens celulares distintas
1. Existem diversos tipos de CE que podem ser classificadas em função da sua origem e/ou da sua capacidade de diferenciação – assim as CE podem ser totipotentes, pluripotentes ou multipotentes.
As células iniciais resultantes da divisão celular do ovo recém-formado são totipotentes, o seu potencial é ilimitado e podem dar origem a qualquer tipo de célula.
Ao 4o dia de fertilização as células totipotentes começam a especializar-se formando o blastocisto, um agregado de mais de 100 células, das quais é possível retirar a camada interna. Estas células da massa interna do blastocisto continuam a ter elevada capacidade de diferenciação, podendo dar origem a qualquer tipo de tecido do organismo, à excepção da placenta e dos tecidos de suporte do útero. Deste modo, as células obtidas a partir do interior do blastocisto não são consideradas totipotentes, mas sim pluripotentes – isoladas não têm a capacidade de originar um indivíduo, mesmo quando colocadas num útero. O conjunto de células da massa interna do blastocisto é a fonte das chamadas CE embrionárias
2. Também são consideradas pluripotentes as CE isoladas de linhas germinativas embrionárias, obtidas a partir de tecidos fetais. À medida que as células pluripotentes se especializam, passam a constituir tecidos específicos e o potencial das CE passa a ser mais restrito, dizendo-se então multipotentes
3. No organismo adulto é possível isolar CE multipotentes a partir de tecidos como a medula óssea, o sangue, tecido adiposo, bolbo dentário, bem como a partir da pele, do fígado, do pâncreas e de outros órgãos. Estas células de origem não embrionária consideram-se CE somáticas ou CE adultas e parecem constituir uma “reserva” celular do organismo quando ocorre lesão ou remodelação de tecidos.
Uma outra fonte de CE é o sangue do cordão umbilical que contém CE hematopoiéticas com grande potencial proliferativo. Na altura do nascimento o sangue fetal existente no cordão umbilical pode ser recuperado. A amostra de sangue recolhida é rica em células estaminais, actualmente usadas para fins terapêuticos. Existem em muitos países instituições públicas e privadas com programas de recolha de sangue do cordão umbilical para criopreservação e futuro uso terapêutico em transplantes – os chamados Bancos de Sangue de Cordão. A Crioestaminal é o 1o banco português de sangue do cordão umbilical para uso autólogo ou heterólogo no seio da família.
Nos últimos 15 anos as CE do sangue do cordão umbilical têm sido usadas como alternativa às células da medula óssea no tratamento de diversas doenças hematológicas e/ou oncológicas, oferecendo vantagens importantes em relação aos transplantes de medula óssea. Algumas das vantagens são um risco menor de doença do transplante contra o hospedeiro (GVHD) aguda, menor risco de infecção com agentes infecciosos e maior tolerância no teste de compatibilidade HLA (de 1 a 2 discrepâncias), o que permite a doação das CE a um grupo mais alargado de pacientes4,5.
2. POTENCIALIDADES E APLICAÇÕES
Algumas das potenciais aplicações das células estaminais são:
a) Em investigação básica e aplicada – no estudo dos factores e mecanismos genéticos que determinam a diferenciação celular e a especialização dos tecidos; na identificação da origem bioquímica de algumas doenças resultantes da divisão celular anormal ou da deficiência nos mecanismos de diferenciação.
b) Na indústria farmacêutica, no desenvolvimento de novas drogas – as CE podem ser usadas como modelos celulares para testar o efeito ou a toxicidade de fármacos, em substituição ou complemento dos sistemas in vitro ou dos modelos animais.
c) Em terapia celular, nas mais variadas doenças – a terapia com CE é já utilizada em diversas doenças causadas pela disfunção de tecidos ou órgãos, ou degeneração e morte celular e poderá, no futuro, ser alargada ao tratamento de outras doenças, tais como Parkinson’s, Alzeimher’s, diabetes, doenças cardíacas ou diferentes tipos de cancro.
d) Em terapia génica, associada a terapia celular – as CE podem ainda ser usadas como vectores de terapia génica; é possível, por técnicas de genética molecular, introduzir novos genes em células estaminais, que quando introduzidas no indivíduo se podem diferenciar em células do tecido alvo, repondo a “funcionalidade” dos genes correspondentes que se encontram mutados.
A possibilidade do uso de CE em medicina humana como instrumento terapêutico tem suscitado muito interesse, sendo alvo de intensa discussão na comunidade científica. Em 1998, cientistas da Universidade de Wisconsin isolaram, pela primeira vez, CE embrionárias humanas a partir da massa interna de blastocistos, conseguindo cultivá-las e mantê-las em cultura por largos períodos. Estas células, sob condições apropriadas, deram origem a vários tipos celulares, desde células nervosas a células ósseas ou musculares
A capacidade que as CE embrionárias possuem de auto-renovação e diferenciação em vários tipos celulares, torna-as excelentes candidatas para poderem ser usadas em terapia celular no campo da medicina regenerativa.
As CE embrionárias humanas podem originar-se a partir de embriões excedentários provenientes da fertilização in vitro. No entanto, para além dos problemas éticos relacionados com o uso de células derivadas de embriões humanos, existem algumas questões técnicas que limitam a utilização clínica das CE embrionárias. Dada a condicionante da compatibilidade HLA requerida entre as células transplantadas e o hospedeiro (para evitar rejeição pelo sistema imunitário), seria preciso criar bancos de linhas celulares embrionárias, de modo a permitir o uso alargado para todos os indivíduos
No entanto, a quantidade de blastocistos humanos disponíveis actualmente para a criação de linhas de CE embrionárias é limitada, tornando difícil o estabelecimento de bancos de células embrionárias para serem usados por toda a população.
Até ao momento estão estabelecidas 78 linhas celulares de CE embrionárias, registadas no NIH (http://escr.nih.gov/), para além de outras linhas celulares originadas posteriormente a Agosto de 2001 e que podem ser utilizadas em países com legislações mais liberais que os Estados Unidos da América.
Outra alternativa para a obtenção de CE embrionárias é a transferência nuclear de células somáticas ou clonagem terapêutica
Através deste método é possível obter uma célula pluripotencial a partir de uma célula somática. O núcleo de uma célula adulta (p.ex. da pele) é retirado e transferido para um óvulo ao qual previamente foi removido o núcleo. A activação com choques eléctricos e agentes químicos estimula a divisão celular até à fase de blastocisto. Da massa celular interna do blastocisto são retiradas células que, sob condições apropriadas, se podem diferenciar em muitos tecidos humanos. A probabilidade de rejeição no caso de transplante é mínima, pois as células usadas são originárias do próprio indivíduo. Assim, através da clonagem terapêutica podem obter-se linhas de CE embrionárias autólogas para transplante.
As limitações deste procedimento prendem-se com a reduzida eficiência da técnica, aliada à necessidade de criação de “bancos” de ovócitos, sendo que eticamente se levantam também alguns obstáculos
Em 2004, foi efectuada a primeira transferência nuclear somática usando ovócitos humanos, por um grupo de investigadores da Coreia do Sul
O mesmo grupo conseguiu, já este ano, reproduzir a mesma técnica com taxas de sucesso mais elevados, o que poderá impulsionar no futuro a uma maior utilização desta tecnologia para a obtenção de CE embrionárias humanas
A descoberta de que também os tecidos adultos possuem CE com capacidade de diferenciação em vários tipos celulares, sugere que outras fontes de células estaminais, que não as embrionárias, possam ser usadas em terapia celular. Em 2002, foi isolada uma subpopulação de CE mesenquimais pluripotentes da medula óssea, ou seja, CE capazes de se diferenciarem em diversos tipos celulares do organismo adulto, desde hepatócitos a células musculares CE com propriedades semelhantes, foram recentemente identificadas no sangue do cordão umbilical
As células presentes no sangue do cordão umbilical podem, deste modo, dar origem não só a células do sistema hematopoiético, mas também a células de outras linhagens celulares, como células ósseas células adiposas ou células endoteliais. Também no tecido adiposo foi descrita uma população de células, isoladas por lipoaspiração, com capacidade de diferenciação in vitro em células ósseas, células musculares e cardiomiócitos. Existe alguma controvérsia relativamente à plasticidade das células estaminais adultas e à possibilidade de ocorrer transdiferenciação, ou seja a conversão directa de uma célula noutras células de linhagens distintas.
Estudos recentes apontam para a existência de populações heterogéneas de células estaminais nos diferentes tecidos que, em determinadas circunstâncias, podem diferenciar-se, dando origem a vários tipos de células.
As CE hematopoiéticas presentes na medula óssea e no sangue do cordão umbilical são as que, no imediato, apresentam maior aplicação terapêutica.
Embora a sua utilização clínica se restrinja fundamentalmente a doenças do foro hemato-oncológico, experiências em modelos animais sugerem que, no futuro, a gama de aplicações da terapia celular com CE do sangue do cordão umbilical se poderá alargar a doenças neurodegenerativas, diabetes, disfunções hepáticas ou lesões vasculares.
3. CÉLULAS ESTAMINAIS EM GINECOLOGIA E OBSTETRÍCIA
Existem algumas áreas de interesse em Ginecologia e Obstetrícia nas quais a investigação em células estaminais é considerada importante.
3.1. Em ginecologia oncológica
O transplante de células estaminais hematopoiéticas após quimioterapia intensiva ou radioterapia tem sido usado no tratamento de tumores sólidos ginecológicos, tais como o cancro da mama ou o cancro do ovário. A paciente é submetida a quimioterapia de alta dosagem, seguida de terapia de suporte com infusão de CE hematopoiéticas provenientes quer da medula óssea quer de sangue periférico. Este tratamento leva ao restabelecimento das células sanguíneas e do sistema imunitário, permitindo a recuperação da paciente.
Também está documentado o uso de CE da medula óssea expandidadas ex vivo em transplante autólogo, após quimioterapia ablativa em pacientes com cancro da mama. A possibilidade de aplicação clínica de CE expandidas ex vivo, obtidas a partir de sangue do cordão umbilical também está a ser investigada. O sangue do cordão umbilical pode ser assim considerado uma fonte atractiva de CE hematopiéticas para uso autólogo ou heterólogo, no tratamento de tumores hematológicos ou tumores sólidos incluindo o cancro da mama e do ovário.
3.2. Células estaminais fetais no sangue materno
Durante a gravidez existem na circulação materna células fetais, que persistem no sangue e tecidos maternos durante décadas. As células fetais circulantes possuem características de CE podendo contribuir para a regeneração dos tecidos em órgãos maternos.
Srivatasa e colaboradores descreveram a passagem de CE fetais para a circulação materna e sua diferenciação e permanência em tecidos maternos da tiróide. Adicionalmente foram identificadas células masculinas numa biopsia ao fígado de uma mulher com hepatite C. Estes resultados sugerem que as células fetais no organismo materno podem ter capacidade terapêutica ou regenerativa.
Por outro lado, o microquimerismo resultante da presença de células fetais no organismo materno tem sido associado com o desenvolvimento de algumas doenças auto-imunes maternas, tais como a esclerose sistémica.
É também reconhecido que o tráfego feto-maternal aumenta em certas complicações que ocorrem durante a gravidez, tais como pré-eclampsia e em casos de aneuploidias cromossómicas fetais específicas. Assim, a análise das células fetais no sangue materno pode ser usada no diagnóstico pré-natal não invasivo de anomalias cromossómicas e distúrbios maternos.
3.3. Células estaminais no transplante in utero
(contexto pré-natal)
O 1o transplante alogénico de CE num feto humano foi efectuado em 1988. Desde então mais de 40 procedimentos semelhantes foram realizados em fetos entre 12 a 28 semanas. As vantagens de transplantação de CE in utero são:
a) maior tolerância imunológica do feto, dada a sua imaturidade;
b) possibilidade de transplantar uma menor quantidade de CE, devido ao reduzido tamanho do feto;
c) menor risco de infecção, uma vez que o feto se encontra “isolado” na cavidade amniótica, protegido do exterior.
CÉLULAS ESTAMINAIS EM OBSTETRÍCIA E GINECOLOGIA PARTE I
304 REVISTA DE OBSTETRÍCIA E GINECOLOGIA
O transplante de CE in utero para tratamento de doenças do feto tem sido principalmente utilizado no contexto hematopoiético, quer utilizando CE adultas quer de origem fetal. Para além do transplante de células hematopoiéticas as perspectivas terapêuticas no transplante fetal incluem o tratamento de talassemias e doenças metabólicas, bem como transplante de células mesenquimais para tratamento de doenças musculares e displasias do osso e ainda terapia génica in útero. Estudos em modelos animais demonstraram que, após transplante de CE mesenquimais humanas em fetos de ovelhas, é observada diferenciação destas células em condrócitos, adipócitos, miócitos e cardiomiócitos36, 38-39.
3.4. Células estaminais do sangue do cordão umbilical
O sangue do cordão umbilical, que geralmente é descartado durante o parto, é uma fonte privilegiada de CE hematopoiéticas. As CE do sangue do cordão umbilical apresentam inúmeras aplicações terapêuticas ao nível das doenças hematológicas/oncológicas, sendo actualmente considerados uma alternativa às CE da medula óssea. As vantagens do sangue do cordão umbilical em relação à medula óssea são as seguintes:
a) o sangue do cordão umbilical contém um maior no de células hematopoiéticas por unidade de volume em comparação com o sangue periférico ou a medula óssea;
b) menor risco de doença do transplante contra o hospedeiro (GVHD) aguda;
c) maior tolerância no teste de compatibilidade HLA (de 1 a 3 discrepâncias);
d) menor risco de infecção com agentes infecciosos;
e) o sangue do cordão umbilical é facilmente recolhido após o nascimento, a colheita é indolor e não apresenta qualquer risco para a mãe e filho;
f) disponibilidade imediata das células para transplantação5.
O 1o transplante de sangue do cordão umbilical foi efectuado em 1998 numa criança com anemia de Fanconi40 Mais de 5000 transplantes foram efectuados desde então em todo o mundo41-43. Apesar da concentração de CE no sangue do cordão umbilical ser elevada, o volume de sangue normalmente recolhido é inferior ao volume processado a partir da medula óssea de um adulto, pelo que a quantidade real de células obtidas a partir do sangue do cordão umbilical é menor. Dadas estas limitações, têm sido desenvolvidos uma série de protocolos para expandir ex vivo as CE presentes no sangue do cordão umbilical, permitindo deste modo alargar o seu uso no transplante em adultos44-46.
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