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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
Sumário
INTRODUÇÃO
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.
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Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
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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.
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Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
NSCs in vitro e in vivo
NSCs in vitro e in vivo
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tipos de células–tronco neurais, tornando a definição
de suas propriedades desafiador.
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progenitoras neuroepiteliais que são provavelmente complexas
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que os pesquisadores induzissem a neuralização de ratos e
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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
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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
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Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
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São agregados celulares que crescem em suspensão na
presença de fatores de crescimento, como FGF-2 (fibroblast
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Cada neuroesfera é derivada de uma única célula-tronco que,
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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
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Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
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Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
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.
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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.
Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
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.
Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
Patentes Relacionadas
BUSCA DE PATENTES
Palavras chave:
•Neurosferas
•Células-tronco neurais
•Neural stem cells
•Neurosphere system
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  • 2. Sumário INTRODUÇÃO 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
  • 4. 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)
  • 5. 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 vitro Padronizar protocolos mais estáveis Proliferação clonal Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010) Pontos centrais para o desenvolvimento de células tronco neurais
  • 6. 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
  • 7. 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 Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
  • 8. NSCs in vitro e in vivo
  • 9. 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 Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
  • 10. 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 Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
  • 11. NSCs in vitro e in vivo Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
  • 12. 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 Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
  • 13. 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 Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
  • 14. IN VITRO PROLIFERAÇÃO DO NSCs DE LONGA DURAÇÃO
  • 15. 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. Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
  • 16. IN VITRO PROLIFERAÇÃO DO NSCs DE LONGA DURAÇÃO Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
  • 17. 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. Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
  • 18. IN VITRO PROLIFERAÇÃO DO NSCs DE LONGA DURAÇÃO Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010) J Bras Neurocirurg 16(1), 13-19, 2005
  • 19. IN VITRO PROLIFERAÇÃO DO NSCs DE LONGA DURAÇÃO Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010) J Bras Neurocirurg 16(1), 13-19, 2005
  • 20. 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. Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
  • 22. 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 Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
  • 24. 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. Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
  • 25. 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. Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
  • 27. 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 Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
  • 28. BUSCA DE PATENTES Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
  • 29. BUSCA DE PATENTES Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
  • 30. BUSCA DE PATENTES Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)
  • 31. BUSCA DE PATENTES Nature Reviews Neuroscience 11, 176-187 (March 2010)

Notas do Editor

  1. Protagonistas fisiológicos ou entidades in vitro
  2. Protagonistas fisiológicos ou entidades in vitro
  3. Nicho: microambiente multicelulares fornecem os elementos necessários para manter células estaminais auto-renovação e a sua diferenciação.
  4. Protagonistas fisiológicos ou entidades in vitro
  5. Protagonistas fisiológicos ou entidades in vitro
  6. Protagonistas fisiológicos ou entidades in vitro
  7. Protagonistas fisiológicos ou entidades in vitro
  8. Protagonistas fisiológicos ou entidades in vitro