CIENTISTAS USAM CÉLULAS-TRONCO PARA CRIAR EMBRIÕES DE QUIMERA HUMANA/PORCO. (Comentado)

Os esforços dos pesquisadores do Instituto Salk para desenvolver os primeiros embriões que contêm células de humanos e porcos provou ser mais desafiador do que o previsto, eles relatam em janeiro na revista Celular. As quimeras humanas e animais podem oferecer insights sobre o início do desenvolvimento humano e início da doença e fornecer uma plataforma realista de testes de drogas. Eles também podem fornecer algum dia um meio de crescimento de células humanas, tecidos e órgãos para a medicina regenerativa. Por enquanto, no entanto, eles estão ajudando os cientistas a entender como as células-tronco humanas crescem e se especializam.

Esta fotografia mostra a injeção de células iPS humanas em um blastocisto de porco. Utilizou-se um feixe de laser (círculo verde com uma cruz vermelha no interior) para perfurar uma abertura para a membrana externa (Zona Pellucida) do blastocisto de porco para permitir o acesso fácil de uma agulha de injecção que fornece células iPS humanas. Crédito: Cortesia de Juan Carlos Izpisua Belmonte.

Esta fotografia mostra a injeção de células iPS humanas em um blastocisto de porco. Utilizou-se um feixe de laser (círculo verde com uma cruz vermelha no interior) para perfurar uma abertura para a membrana externa (Zona Pellucida) do blastocisto de porco para permitir o acesso fácil de uma agulha de injecção que fornece células iPS humanas. Crédito: Cortesia de Juan Carlos Izpisua Belmonte.

“O objetivo final é desenvolver um tecido funcional ou transplantável ou ainda órgãos, mas estamos longe disso”, diz o pesquisador principal Juan Carlos Izpisua Belmonte, professor do Laboratório de Expressão Genética do Instituto de Estudos Biológicos Salk. “Este é um primeiro passo importante.”

Apesar de décadas de trabalho, os cientistas ainda estão lutando para coagir células-tronco a crescerem em placas de Petri para se tornarem células adultas especializadas totalmente funcionais, e em tecidos tridimensionais e órgãos. “É como quando você tenta duplicar uma chave, a duplicata parece quase idêntica, mas quando você chega em casa, ela não abre a porta, há algo que não estamos fazendo direito”, diz Izpisua Belmonte. “Nós pensamos que crescer células humanas em um animal seria muito mais frutíferos. Temos ainda muitas coisas para aprender sobre o desenvolvimento inicial de células.”

Como primeiro passo, Izpisua Belmonte e Salk Institute pessoal cientista Jun Wu criou um rato/camundongo quimera, introduzindo células de rato em embriões de ratos e deixá-los amadurecer. Outros pesquisadores já haviam criado uma quimera de rato/camundongo em 2010. Essa quimera era um rato com tecido pancreático formado a partir de células de rato.

Izpisua Belmonte e Wu construíram essa experiência usando a edição do genoma para dirigir de forma flexível as células de rato para crescer em nichos específicos de desenvolvimento no rato. Para conseguir isso, eles usaram as ferramentas de edição do genoma CRISPR para deletar genes críticos em células de óvulos de ratos fertilizados. Por exemplo, em uma determinada célula, eles suprimem um gene único e crítico para o desenvolvimento de um órgão, como o coração, pâncreas ou olho. Em seguida, eles introduziram células-tronco de ratos nos embriões para ver se eles iriam preencher o nicho aberto. “As células de ratos têm uma cópia funcional do gene ausente do camundongo, para que eles possam competir com as células do camundongo na ocupação dos nichos vazios no desenvolvimento de órgãos”, diz Wu. À medida que o organismo amadurecia, as células de rato preenchiam onde as células de camundongo não podiam, formando os tecidos funcionais do coração, olho ou pâncreas do organismo.

As células de rato também cresceram para formar uma vesícula biliar no camundongo, embora os ratos tenham deixado de desenvolver este órgão durante os 18 milhões de anos, uma vez que ratos e camundongos se separaram evolutivamente. “Isso sugere que a razão de um rato não gerar uma vesícula biliar não é porque ele não pode, mas porque o potencial foi escondido por um programa de desenvolvimento específico do rato”, diz Wu. “O microambiente evoluiu por milhões de anos para escolher um programa que define um rato”.

O próximo passo da equipe foi introduzir as células humanas em um organismo. Eles decidiram usar embriões de vaca e porco como hospedeiros porque o tamanho dos órgãos desses animais se assemelhava mais aos seres humanos do que aos ratos. A equipe encontrou muitos desafios logísticos, mas o desafio científico foi determinar que tipo de célula-tronco humana poderia sobreviver em uma vaca ou embrião de porco.

As experiências com embriões de vaca eram mais difíceis e mais caras do que os porcos, de modo que a equipe se aproximou dos porcos. O esforço necessário para completar os estudos de 1.500 embriões de suínos envolveu as contribuições de mais de 40 pessoas, incluindo criadores de suínos, durante um período de quatro anos. “Nós subestimamos o esforço envolvido”, diz Izpisua Belmonte. “Isso exigiu um tour de force.”

Não só os porcos e os seres humanos são cerca de cinco vezes mais distantes evolutivamente do que os ratos e camundongos, mas os suínos também têm um período de gestação que é cerca de um terço em relação aos seres humanos, por isso os pesquisadores precisavam introduzir células humanas com sincronia perfeita para coincidir com o estágio de desenvolvimento do porco. “É como se as células humanas estivessem entrando numa autoestrada indo mais rápido do que a auto-estrada normal”, diz Izpisua Belmonte. “Se você tem velocidades diferentes, você terá acidentes.”

Os pesquisadores injetaram várias formas diferentes de células-tronco humanas em embriões de porcos para ver quais poderiam sobreviver melhor. As células que sobreviveram mais tempo e mostraram maior potencial para continuar a desenvolver eram células-tronco pluripotentes humanas “intermediárias”. As chamadas células “naïve” se assemelham a células de uma origem de desenvolvimento anterior com potencial de desenvolvimento sem restrições; as células “preparadas” desenvolveram-se mais, mas continuam a ser pluripotentes. “As células intermediárias estão em algum lugar no meio”, diz Wu.

As células humanas sobreviveram e formaram um embrião de quimera humano/porco. Os embriões foram implantados em porcas e deixados desenvolver durante três a quatro semanas. “Isso é tempo suficiente para que possamos tentar entender como as células humanas e de porco se misturam desde o início sem suscitar preocupações éticas sobre animais quiméricos maduros”, diz Izpisua Belmonte.

Mesmo utilizando as células-tronco humanas mais eficazes, o nível de contribuição para o embrião quimerizado não era elevado. “Está baixo”, diz Wu.

Izpisua Belmonte considera esta boa notícia. Uma preocupação com a criação de quimeras humano/animal é que a quimera será muito humana. Por exemplo, os pesquisadores não querem que as células humanas contribuam para a formação do cérebro.

Neste estudo, as células humanas não se tornaram precursores de células cerebrais que podem crescer para o sistema nervoso central. Em vez disso, eles estavam se desenvolvendo em células musculares e precursoras de outros órgãos. “Nesse ponto, queríamos saber se as células humanas podem contribuir para resolver a questão “sim ou não””, diz ele. “Agora que sabemos que a resposta é sim, nosso próximo desafio é melhorar a eficiência e guiar as células humanas para formar um órgão particular em porcos”.

Para fazer isso, os pesquisadores estão usando CRISPR para realizar a edição do genoma no genoma do porco, como fizeram com ratos, para abrir lacunas que as células humanas podem preencher. O trabalho está em andamento.

Este estudo foi apoiado pela Fundação Séneca em Murcia, Espanha, Universidade Católica de San António de Múrcia (UCAM), Fundação Dr. Pedro Guillen, G. Harold e Fundação de Caridade Leila Y. Mathers e Fundação Moxie.

Jornal de referência :
Jun Wu, Aida Platero-Luengo, Masahiro Sakurai, Atsushi Sugawara, Maria Antonia Gil, Takayoshi Yamauchi, Keiichiro Suzuki, Yanina Soledad Bogliotti, Cristina Cuello, Mariana Morales Valência, Daiji Okumura, Jingping Luo, Marcela Vilariño, Inmaculada Parrilla, Delia Alba Soto Cristina A. Martínez, Tomoaki Hishida, Sonia Sánchez-Bautista, M. Llanos Martínez-Martínez, Huili Wang, Alicia Nohalez, Emi Aizawa, Paloma Martínez-Redondo, Alejandro Ocampo, Pradeep Reddy, Jordi Roca, Elizabeth A. Maga, Concepcion Rodríguez Esteban, Travis Berggren, Estrella Nuñez Delicado, Jerónimo Lajara, Isabel Guillén, Pedro Guillén, Josep M. Campistol, Emilio A. Martínez, Pablo Juan Ross, Juan Carlos Izpisua Belmonte. Interespécies quimerismo com células-tronco pluripotentes de mamíferos . Celular , 2017; 168 (3): 473 DOI: 10.1016 / j.cell.2016.12.036

Fonte: Science Daily

.

Comentários internos

As discussões éticas sobre esta pesquisa já foram levantadas em outro texto publicado no NetNature. O mais interessante é que ao mesmo tempo que esta pesquisa começa a dar frutos com o uso do CRISPR/Cas9 outra pesquisa com a mesma técnica deu resultados no caso da leucemia.

Duas crianças tratadas com células geneticamente editadas para matar seus cânceres. Dois bebês foram submetidos ao tratamento experimental apenas como um último recurso, e os ensaios clínicos da terapia em andamento em crianças e adultos no Reino Unido estão mostrando resultados interessantes.

Uma menina de 11 meses de idade (Layla) foi a primeira a receber o tratamento, em junho de 2015. Quando a equipe que a tratou no Great Ormond Street Hospital, os pesquisadores salientaram que ainda era muito cedo para dizer se ela estava curada. Hoje, (18 meses depois), a menina não apresenta nenhum sinal de que a leucemia voltou. Um segundo filho, que foi tratado em dezembro de 2015, quando ela tinha 16 meses de idade, também segue saudável.

O tratamento desenvolvido em forma de terapia foi chamado de terapia de células CAR-T. Envolve o uso de um vírus para adicionar um gene às células imunes que as tornam alvo de cânceres específicos. Dezenas de ensaios CAR-T já estão em andamento em todo o mundo, e alguns têm produzido resultados positivos do ponto de vista biológico e terapêutico.

Uma das desvantagens da abordagem, é que as pessoas têm de ser tratadas com suas próprias células imunes modificadas. As células então tiveram que ser tratadas, caso contrário seriam vistas como antígenos pelo corpo e seriam atacadas. Isso torna as terapias CAR-T muito caras, e nem sempre é possível extrair células imunes suficientes de pacientes muito jovens ou doentes para que a técnica funcione.

A empresa farmacêutica Cellectis, com sede em Paris, desenvolveu uma ferramenta de edição de genes que desabilita o gene que faz com que as células imunes do doador ataquem seu hospedeiro. Isto pode ser usado para criar lotes de células, chamado UCART19, para tratar qualquer pessoa com uma forma particular de leucemia, como a das crianças aqui citadas (leucemia linfoblástica aguda de células B). Waseem Qasim, da University College de Londres, que lidou a equipe de pesquisadores tratou as crianças desta forma.

O processo não é perfeito. O gene, chamado TCRαβ, não foi desativado em 0,7% das células injetadas nas crianças, e ambas as meninas desenvolveram sinais de doença, criando a situação do enxerto versus hospedeiro. A equipe tratou o problema assim que surgiram sinais. Uma vez restabelecido o sistema imunológico das crianças, as células geneticamente editadas foram vistas como estranhas e mortas. Muitos grupos de todo o mundo esperam usar a edição de genes para melhorar terapias imunológicas contra o câncer. A Cellectis usou um método antigo, chamado de TALEN para direcionar TCRαβ, e o método CRISPR tornou muito mais fácil e mais barato criar ferramentas de edição de genes. Agora, dois testes de câncer envolvendo células-editado CRISPR estão em curso na China e os EUA (Veys et al, 2017).

Victor Rossetti

Palavras chave: NetNature, Rossetti, Crispr, Tallen, Órgãos, Leucemia, Edição gênica, Biotecnologia.

Anúncios

Deixe um comentário

Preencha os seus dados abaixo ou clique em um ícone para log in:

Logotipo do WordPress.com

Você está comentando utilizando sua conta WordPress.com. Sair / Alterar )

Imagem do Twitter

Você está comentando utilizando sua conta Twitter. Sair / Alterar )

Foto do Facebook

Você está comentando utilizando sua conta Facebook. Sair / Alterar )

Foto do Google+

Você está comentando utilizando sua conta Google+. Sair / Alterar )

Conectando a %s