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
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
Artigo Original
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
Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
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
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
Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
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
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
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)
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
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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IN VITRO PROLIFERAÇÃO DO NSCs DE LONGA DURAÇÃONature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
J Bras Neurocirurg 16(1), 13-19, 2005
IN VITRO PROLIFERAÇÃO DO NSCs DE LONGA DURAÇÃO Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
J Bras Neurocirurg 16(1), 13-19, 2005
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
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
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
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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