Alguns métodos de células-tronco mais próximos do "padrão ouro" do que outros

Alguns métodos de células-tronco mais próximos do “padrão ouro” do que outros

Os pesquisadores da Salk compararam uma dúzia de linhagens de células-tronco e descobriram que um método mais novo supera o protocolo mais estabelecido quando se trata de criar células que mais se assemelham às de um embrião humano.

LA JOLLA—Pesquisadores de todo o mundo se voltaram para as células-tronco, que têm o potencial de se transformar em qualquer tipo de célula do corpo, para potenciais tratamentos regenerativos e de doenças.

Agora, pela primeira vez, pesquisadores do Salk Institute, com colaboradores da Universidade de Ciência e Saúde de Oregon e os votos de University of California, San Diego, mostraram que as células-tronco criadas usando dois métodos diferentes estão longe de ser idênticas. A descoberta pode levar a melhores caminhos para o desenvolvimento de terapias com células-tronco, bem como a uma melhor compreensão da biologia básica das células-tronco.

Joseph R. Ecker, Professor – Laboratório de Análise Genômica

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Imagem: Cortesia do Salk Institute for Biological Studies

Os pesquisadores descobriram que as células-tronco criadas pela movimentação de material genético de uma célula da pele para um óvulo vazio – em vez de persuadir as células adultas de volta ao seu estado embrionário ativando artificialmente um pequeno número de genes – se assemelham mais às células-tronco embrionárias humanas, que são considerados o padrão-ouro na área.

“Essas células criadas a partir do citoplasma dos óvulos têm menos problemas de reprogramação, menos alterações nos níveis de expressão gênica e estão mais próximas das células-tronco embrionárias reais”, diz co-autor sênior José R. Ecker, professor e diretor do Laboratório de Análise Genômica de Salk e codiretor do Centro de Excelência em Genômica de Células-Tronco. Os resultados do estudo foram publicados hoje no Natureza.

As células-tronco embrionárias humanas (hESCs) são extraídas diretamente de embriões não utilizados descartados da fertilização in vitro, mas dilemas éticos e logísticos restringiram seu acesso. Nos Estados Unidos, os fundos federais limitaram o uso de hESCs, então os pesquisadores recorreram a outros métodos para criar células-tronco. Mais comumente, os cientistas criam células-tronco pluripotentes induzidas (iPS) começando com células adultas (geralmente da pele) e adicionando uma mistura de genes que, quando expressos, regridem as células a um estado de células-tronco pluripotentes. Os pesquisadores podem então persuadir as novas células-tronco a se desenvolverem em células que se assemelham às do cérebro ou do coração, dando aos cientistas um modelo valioso para o estudo de doenças humanas em laboratório.

No ano passado, uma equipe da OHSU desenvolveu uma técnica chamada transferência nuclear de células somáticas (a mesma usada para clonar um organismo, como a ovelha Dolly) para transplantar o núcleo contendo DNA de uma célula da pele em um ser humano vazio. ovo, que então amadurece naturalmente em um grupo de células-tronco.

Ecker, titular do Presidente do Conselho Internacional Salk em Genética, fez parceria com Shoukhrat Mitalipov, desenvolvedor da nova técnica e diretor do Centro de Células Embrionárias e Terapia Gênica na OHSU, e a professora assistente da UCSD, Louise Laurent, para realizar a primeira comparação direta das duas abordagens. Os cientistas criaram quatro linhas de células-tronco de transferência nuclear, todas usando óvulos de um único doador, juntamente com sete linhas de células iPS e duas linhas de hESCs padrão-ouro. Todas as linhagens de células mostraram ser capazes de se desenvolver em vários tipos de células e tinham conteúdo de DNA quase idêntico contido nelas.

Mas quando eles olharam mais de perto as células, os pesquisadores descobriram algumas diferenças: os padrões de metilação – sinalizadores químicos que são adicionados aos genes para controlar sua expressão – variavam entre as linhagens celulares. Isso indica uma diferença em como e quando os genes, apesar de terem sequências idênticas, podem ser expressos. A metilação das células de transferência nuclear se assemelhava mais às hESCs do que às células iPS. E quando os pesquisadores analisaram os padrões de expressão gênica real – medindo os níveis de cadeias específicas de RNA produzidas por cada célula – as diferenças continuaram. Mais uma vez, as células de transferência nuclear tinham níveis de RNA mais próximos das células embrionárias, tornando-as mais precisas para pesquisas básicas e estudos terapêuticos.

“Tanto a metilação do DNA quanto os dados de expressão gênica mostram que a transferência nuclear faz um trabalho melhor ao apagar a assinatura da célula original da pele”, diz Laurent, co-autor sênior do artigo.

“Se você acredita que a expressão gênica é importante, o que nós acreditamos, então quanto mais perto você chegar dos padrões de expressão gênica de células-tronco embrionárias, melhor”, diz Ecker. “No momento, as células de transferência nuclear parecem mais próximas das células-tronco embrionárias do que das células iPS”.

Ecker não espera que os laboratórios corram para mudar para os protocolos de transferência nuclear - afinal, o método se enquadra naqueles restritos ao financiamento federal. Mas ele acha que a nova observação provavelmente contém lições que podem ajudar a melhorar os protocolos para fabricar células iPS.

“O que isso nos diz é que você pode usar a mistura padrão de genes e eles fazem um bom trabalho na criação de células iPS”, diz Ecker. “Mas eles não são perfeitos. O material em um ovo faz um trabalho melhor do que apenas esses quatro genes sozinhos”.

Se os pesquisadores puderem identificar o que há dentro de um óvulo que impulsiona a produção de células-tronco pluripotentes, eles poderão integrar esse conhecimento aos métodos iPS para melhorar a terapia com células-tronco para doenças.

“Neste ponto, as células-tronco de transferência nuclear combinam as principais vantagens das hESCs e das células iPS e, como tal, são ideais para aplicações clínicas em terapia regenerativa”, acrescenta Mitalipov.

Outros pesquisadores do estudo foram Ryan C. O'Neil, Yupeng He, Matthew D. Schultz, Manoj Hariharan, Joseph R. Nery e Rosa Castanon do Instituto Salk de Estudos Biológicos; Hong Ma, Brittany Daughtry, Masahito Tachibana, Eunju Kang, Rebecca Tippner-Hedges, Riffat Ahmed, Nuria Marti Gutierrez, Crystal Van Dyken, Alimujiang Fulati, Atsushi Sugawara, Michelle Sparman, Paula Amato e Don P. Wolf of Universidade de Ciência e Saúde de Oregon; Robert Morey, Karen Sabatini e Rathi D. Thiagarajan da Universidade da Califórnia, San Diego; e Sumita Gokhale do Escola de Medicina da Universidade de Boston.

Joseph R. Ecker é um investigador do Instituto Médico Howard Hughes e Gordon e Betty Moore Foundation. Além disso, os trabalhos e pesquisadores envolvidos foram apoiados por bolsas do Fundação Leducq; Universidade de Ciência e Saúde de Oregon; O Departamento de Medicina Reprodutiva da Universidade da Califórnia em San Diego; a doação de fundos da Cadeira do Conselho Internacional de Salk; o Fundação Mary K. Chapman; O Conselho Sueco de Pesquisa; e a Confiança Médica Collins.

Sobre o Salk Institute for Biological Studies:
O Salk Institute for Biological Studies é uma das instituições de pesquisa básica mais proeminentes do mundo, onde professores de renome internacional investigam questões fundamentais das ciências da vida em um ambiente único, colaborativo e criativo. Com foco na descoberta e na orientação de futuras gerações de pesquisadores, os cientistas da Salk fazem contribuições inovadoras para nossa compreensão do câncer, envelhecimento, Alzheimer, diabetes e doenças infecciosas, estudando neurociência, genética, biologia celular e vegetal e disciplinas relacionadas.

As realizações do corpo docente foram reconhecidas com inúmeras honras, incluindo Prêmios Nobel e associações na Academia Nacional de Ciências. Fundado em 1960 pelo pioneiro da vacina contra a poliomielite Jonas Salk, MD, o Instituto é uma organização independente sem fins lucrativos e um marco arquitetônico.