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Células Tronco Adultas Hamilton da Silva Junior
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<strong>Células</strong> Tronco Adultas<br />
Hamilton da Silva Junior
Histológicos:<br />
•Homotópico<br />
•Heterotópico<br />
Imunológicos:<br />
•Autólogo<br />
•Singênico<br />
•Alogênico<br />
•Xenogênico<br />
Conceitos<br />
Ecologia:<br />
•Nicho<br />
•Dinâmica <strong>de</strong> população<br />
Genética:<br />
•Genótipo<br />
•Fenótipo<br />
Divisão assimétrica<br />
Maturação:<br />
•Comprometimento<br />
•Determinação<br />
•Especificação<br />
Senescência<br />
Reposição<br />
Reparo<br />
Regeneração
Indivíduo “Perfeito”
Organização das Informações<br />
www.biotech-adventure.okstate.edu
Programa Definido
Definição<br />
• Capacida<strong>de</strong> <strong>de</strong> auto-renovação (divisão assimétrica)<br />
• Capacida<strong>de</strong> <strong>de</strong> diferenciação<br />
• Baixa Taxa <strong>de</strong> Proliferação (in situ)
Célula estromal subendosteal<br />
Célula estromal endosteal<br />
Divisão Assimétrica<br />
Diferenciação!<br />
Autorenovação!<br />
Divisão celular assimétrica
Domínios Intracelulares
Classificação das células-<strong>tronco</strong><br />
Capacida<strong>de</strong> <strong>de</strong> diferenciação<br />
Totipotente (zigoto e mórula)<br />
capacida<strong>de</strong> <strong>de</strong> originar um novo organismo<br />
Pluripotente<br />
capacida<strong>de</strong> <strong>de</strong> originar todos os tipos celulares do embrião propriamente dito<br />
Multipotente<br />
capacida<strong>de</strong> <strong>de</strong> originar sub-tipos <strong>de</strong> células<br />
Oligopotentes<br />
Capacida<strong>de</strong> <strong>de</strong> originar células do próprio tecido<br />
Unipotentes
Progenitores sistêmicos:<br />
<strong>Células</strong> embrionárias<br />
Medula óssea:<br />
<strong>Células</strong> <strong>tronco</strong> hematopoiéticas<br />
<strong>Células</strong> <strong>tronco</strong> mesenquimais<br />
Sistema vascular<br />
Biologia das células <strong>tronco</strong><br />
Progenitores teciduais:<br />
Epi<strong>de</strong>rme, Mucosas<br />
Tecido Conjuntivo<br />
Músculos, Tendões<br />
Cartilagem, Osso<br />
Sistema nervoso ...
Fontes:<br />
CÉLULAS TRONCO ADULTAS<br />
•reservas teciduais<br />
•placenta - sangue <strong>de</strong> cordão umbilical<br />
•medula óssea<br />
•omentum<br />
•células perivasculares
Sistema Imune
Recirculação e En<strong>de</strong>reçamento
Sistema hematopoiético<br />
STEM CELLS: SCIENTIFIC PROGRESS AND FUTURE RESEARCH DIRECTIONS<br />
REPORT PREPARED BY THE NATIONAL INSTITUTES OF HEALTH<br />
Ruth Kirschstein, M.D. - Acting Director Office of Science Policy<br />
Lana R. Skirboll, Ph.D. – Director<br />
www.ncbi.nlm.nih.gov (freely available)
Sistema Mesenquimal e Endotelial<br />
CD45 -<br />
Célula<br />
do<br />
epiblasto<br />
?<br />
Progenitor<br />
ectodérmico<br />
Progenitor<br />
mesodérmico<br />
Camundongo<br />
Lin -/lo<br />
KDR -<br />
Brachyury +<br />
CD41 +<br />
CD105 +<br />
Progenitor<br />
endodérmico<br />
...<br />
?<br />
?<br />
Hemangioblasto<br />
Camundongo<br />
Lin-/lo CD117 +<br />
KDR +<br />
Meso-angioblasto<br />
Camundongo<br />
Lin-/lo CD117 +<br />
CD34 +<br />
KDR +<br />
Brachyury +<br />
?<br />
Tie-2 +<br />
CD106 +<br />
CD31 +<br />
Precursor<br />
mesenquimal<br />
?<br />
?<br />
Precursor<br />
endotelial<br />
?<br />
?<br />
?<br />
?<br />
?<br />
Pericito<br />
Precursor<br />
linfático<br />
Humano<br />
Lin -<br />
CD133 +<br />
VEGF-R3 +<br />
Precursor<br />
Hematopoiético<br />
(LT-HSC)<br />
CD45 +<br />
PDMPC<br />
humano<br />
CD13+<br />
CD44 +<br />
CD73 +<br />
CD90 +<br />
CD105 +<br />
HLA-II +<br />
Lin -<br />
CD34 -<br />
CD31 -<br />
CD45 -<br />
HLA-DR -<br />
NG-2 + PDGF--R + 3G5 + -<br />
SMA +<br />
? MAPC<br />
camundongo<br />
CD34 +<br />
CD44 +<br />
CD45 +<br />
CD117 +<br />
CD90 lo<br />
KDR lo<br />
Sca-1 lo<br />
CD13 hi<br />
SSEA-I hi<br />
?<br />
Stro-1 +<br />
CD90 +<br />
CD49lo CD54lo CD105 +<br />
CD106 +<br />
Lin- CD34- CD104- CD45- CD133- CD62L- medula<br />
CD56lo HLA-DR- Camundongo<br />
Lin-/lo CD117 +<br />
Sca-1 +<br />
KDR +<br />
CD144 +<br />
Tie-2 +<br />
CD146 +<br />
CD31 +<br />
vWF +<br />
Precusor<br />
endotelial<br />
Humano<br />
Lin- CD117hi CD133 +<br />
CD34 +<br />
CD144 +<br />
KDR +<br />
CD146 +<br />
CD31 +<br />
vWF +<br />
CXCR-4 +<br />
= Totipotente!?<br />
Lin -<br />
MHC-II -<br />
?<br />
MSC<br />
humano<br />
camundongo<br />
Cordão umbilical<br />
Stro-1 +<br />
CD13 +<br />
CD29 +<br />
CD33 +<br />
CD105 +<br />
CD166 +<br />
HLA-I +<br />
Lin -<br />
CD34 -<br />
CD14 -<br />
CD45 -<br />
EC<br />
Camundongo<br />
Lin -/lo<br />
KDR +<br />
CD144 +<br />
Tie-2 +<br />
CD146 +<br />
CD31 +<br />
vWF +<br />
osteoblasto<br />
condroblasto<br />
CBF-1 + Col. II/IX +<br />
adipócito<br />
PPAR- +<br />
2 LPL +<br />
fibroblasto<br />
Músculo<br />
esquelético<br />
Músculo<br />
cardíaco<br />
Músculo<br />
liso<br />
FGF-Rs + ?<br />
Humano<br />
Lin -<br />
CD117 hi<br />
CD133 -<br />
CD34 +<br />
CD144 +<br />
KDR +<br />
CD146 +<br />
CD31 +<br />
vWF +<br />
CXCR-4 +<br />
CBF-1 + Opn + Ocn + ALP +<br />
reticulócito<br />
(miofibroblasto)<br />
tendócito<br />
FGF-Rs + BMP-12R + Col. II +<br />
Oligo<strong>de</strong>ndrócito<br />
-SMA +<br />
Tropomiosina +<br />
cTn-I + cTn-T +<br />
-MHC + -SMA +<br />
-MHC + -<br />
SMA + SM22 +<br />
<strong>de</strong>smina +<br />
CD100 + CD81 + GM-1 +
Sistema Hematopoiético<br />
CD45 +<br />
LT-HSC ST-HSC MPP<br />
Lin-/lo CD117hi Sca-1hi CD90lo CD135 +<br />
CD133 +<br />
Lin-/lo CD117hi Sca-1hi CD90- CD135 +<br />
camundongo camundongo camundongo<br />
Lin -/lo<br />
CD117 hi<br />
Sca-1 hi<br />
CD90 lo<br />
CD135 -<br />
CD133 +<br />
VEGF-R1 +<br />
CD31 +<br />
humano<br />
Lin -<br />
CD34 +<br />
CD38 -<br />
CD90 +<br />
CD133 +<br />
CD117 -/lo<br />
CLP<br />
camundongo<br />
Lin -/lo<br />
CD117<br />
Sca-1<br />
CD90 lo<br />
CD127 +<br />
CD34 +<br />
CD16/32 -<br />
CMP<br />
camundongo humano<br />
Lin -/lo<br />
CD117<br />
Sca-1<br />
CD90 lo<br />
CD127 -<br />
CD34 +<br />
CD16/32 lo<br />
Lin -<br />
CD34 +<br />
CD33 +<br />
CD13 +<br />
humano<br />
Lin -<br />
CD133 +<br />
CD34 +<br />
CD7 +<br />
CD45RA hi<br />
MEP<br />
CD110 +<br />
EPO-R +<br />
CD127- CD34- CD16/32lo Cam + Hum<br />
Pro-T<br />
Pro-NK<br />
Pro-B<br />
Cam CD43 + B220 +<br />
Hum CD34 + CD10 + CD45RA +<br />
Hum CD4<br />
Pro-DCs<br />
+ HLA-DRloCD7-CD3- GMP<br />
EPO-R- CD127- CD34 +/hi<br />
CD16/32lo GM-CSFR +<br />
CD123hi CD117 +<br />
CD34 +<br />
CD13 +<br />
CD33 +<br />
Cam. Hum.<br />
Cam CD44 + CD117 +<br />
Hum cCD3 + CD44 + CD7 + CD10 +<br />
Cam CD122 + NK1.1-DX5- Hum cCD3-CD7 +<br />
Cam CD135 + MHC-II hi CD11c +<br />
monócito<br />
polimorfonuclear<br />
G-CSFR +<br />
megacariócito<br />
M-CSFR +<br />
Cam CD110 + EPO-R- Hum CD110 + CD34 + CD38 + CD41 +<br />
Reticulócito<br />
(Eritrócito)<br />
Cam CD110-EPO-R +<br />
Hum CD110-EPO-R + CD71 +<br />
Linfócito T<br />
Cam + Hum CD3 + CD4 + /8 + TCR +<br />
Célula NK<br />
Cam CD3-CD16 + NK1.1 + DX5 +<br />
Hum CD3-CD16 + CD56 +<br />
Linfócito B<br />
Cam + Hum CD19 + B220 + sIg<br />
Cam<br />
Dendrítica<br />
linfói<strong>de</strong><br />
Dendrítica<br />
mielói<strong>de</strong><br />
Astrócito (microglia)<br />
Cam CD11b+CD60 + GFAP +<br />
Hum CD14+CD60 + GFAP +<br />
Osteoclasto<br />
Cam + Hum CD11b + CD11c - RANK +<br />
Macrófago<br />
Cam CD11b + Gr-1lo/+ CD16/32 + F4/80 +<br />
Hum CD11b + CD14 + CD64 +<br />
Neutrófilo<br />
Cam CD11b + Gr-1 + IgE-R + 7/4 +<br />
Hum CD66a + IgE-R + CD35 + CD87 +<br />
Eosinófilo<br />
Cam IL-5R + Gr-1 + IgE-R + MMP-9 +<br />
Hum CD14 + CD125 + IgE-R +<br />
Basófilo<br />
Cam CD11b+Gr-1 + IgE-R + MMCP-8 +<br />
Hum CD14 + CD11b + IgE-R + CD203c +<br />
Mastócito<br />
Cam CD11b + Gr-1 + IgE-R + MMCP-4 +<br />
Hum CD34 + CD14 + IgE-RI + CD123 +<br />
Plaquetas<br />
Cam + Hum CD41 +<br />
Hemáceas<br />
CD11c + CD11b-CD8 +<br />
Cam<br />
CD11c + CD11b + CD8- Hum<br />
CD11c + HLA-DR + CD8- Hum<br />
CD11c + HLA-DR + CD8 +<br />
Cam Ter-119 +<br />
Hum CD235a + CD71-/lo
O Nicho!
Ontogenia da Hematopoiese<br />
Adaptado <strong>de</strong> Cumano et al, Oxford Press 2001
Hematopoiese Primitiva<br />
Saco Vitelínico<br />
•Hemáceas nucleadas:<br />
•isoformas embrionárias <strong>de</strong> hemoglobina (, βH1 e )<br />
•4x mais concentradas que adulta<br />
•Megacariócitos imaturos<br />
•Monócitos primitivos:<br />
•Não fazem “burst” respiratório
Hematopoiese Definitiva<br />
PAS/AGM<br />
Sca-1<br />
Progenitoras do YS quando cultivadas sob<br />
estroma da AGM <strong>de</strong>senvolvem linfopotencia
Vasculogênese e Linfangiogênese<br />
o início dos órgãos secundários
Ontogenia da Medula Óssea<br />
o quartel general
Organização da Hematopoiese<br />
a fonte da juventu<strong>de</strong>
Biologia das células <strong>tronco</strong>
3<br />
dias<br />
7<br />
dias<br />
Subendosteal Endosteal<br />
Compartimentos funcionais<br />
endósteo<br />
subendósteo
Calvi, L et al, 2003; Nilsson, S et al, 2001 e Zhang, J et al 2003
Taichman, R 2005
Hierarquia dos fatores no <strong>de</strong>senvolvimento B<br />
Flk-2 TSLP IL-7<br />
embrião Feto/<br />
jovem<br />
adulto<br />
Tokoyoda, K et al 2004
B1<br />
CLP<br />
CD34 +<br />
CD19 -<br />
CD38 -<br />
CD10 +<br />
CD127 +<br />
TdT +<br />
CD45RA +<br />
CXCR-4 +<br />
Lin -<br />
Linfopoiese B murina<br />
CD19 +<br />
B220 -<br />
CD11b +<br />
AA4.1 +<br />
sIgM hi<br />
CD5 +<br />
Lin -<br />
B2<br />
IL-7R KO / IL-7 KO<br />
A B C D E F Plasmócito<br />
B220<br />
CD43<br />
E2A<br />
EBF Pax5<br />
Pre-pro-B pro-B inicial pro-B tardia Pre-B B imatura B madura<br />
B220<br />
CD19<br />
CD43<br />
HSA<br />
DJ H<br />
germline <br />
Responsiva à IL-7<br />
B220<br />
CD19<br />
CD43<br />
HSA hi<br />
BP-1<br />
VDJ H<br />
VpreB/5<br />
preBCR<br />
Ig/Ig<br />
Seleção<br />
positiva!?<br />
B220<br />
CD19<br />
HSA<br />
BP-1<br />
VDJ H<br />
VJ L<br />
cIgM<br />
Medula óssea+++<br />
Timo+<br />
B220<br />
CD19<br />
HSA<br />
IgM<br />
Seleção<br />
Negativa!?<br />
B220 hi<br />
CD19<br />
IgM<br />
IgD
CLP A B C C-D D-E F Plasmócito<br />
CD34 +<br />
CD19 -<br />
CD38 -<br />
CD10 +<br />
CD127 +<br />
TdT +<br />
CD45RA +<br />
CXCR-4 +<br />
Lin -<br />
Linfopoiese B humana<br />
Pre-pro-B pro-B pre-B I Pre-B II B imatura B naÏve<br />
?<br />
CD34 +<br />
CD19 -<br />
CD38 -<br />
CD10 +<br />
CD127 +<br />
TdT +<br />
DJ H<br />
CD34 +<br />
CD19 +<br />
CD38 -<br />
CD10 +<br />
TdT +<br />
DJ H<br />
CD34 +<br />
CD19 +<br />
CD38 -<br />
CD10 +<br />
TdT +<br />
RAG-1 +<br />
VDJ H<br />
VpreB/5<br />
preBCR<br />
CD34 -<br />
CD19 +<br />
CD38 -<br />
CD10 +<br />
TdT -<br />
RAG-1 +/-<br />
VpreB -<br />
c <br />
CD79a/b +<br />
CD34 -<br />
CD19 +<br />
CD38 +<br />
CD10 -<br />
TdT -<br />
CD24 hi<br />
IgM +<br />
CD79a/b +<br />
CD34 -<br />
CD19 +<br />
CD38 +/-<br />
CD10 +/-<br />
TdT -<br />
CD27 -<br />
IgM +<br />
IgD +<br />
CD79a/b +<br />
B madura<br />
CD34 -<br />
CD19 +<br />
CD38 -<br />
CD10 -<br />
TdT -<br />
CD24 lo<br />
IgM +<br />
IgD +<br />
CD79a/b +<br />
CD20 +<br />
CD21 +<br />
CD22 +<br />
CD40 +<br />
CD19 +<br />
CD79a/b +<br />
CD20 +<br />
CD21 +<br />
CD22 +<br />
CD40 +<br />
CD69 +<br />
CD138 +
Ontogenia Tímica
Organização Tímica
Fisiologia Tímica
?<br />
?<br />
CLP DN1a DN1b DN1c DN1d DN1e DN2 DN3 DN4 CD8 DP<br />
lo<br />
Lin -<br />
CD117 lo<br />
Sca-1 lo<br />
CD90 -<br />
CD127 +<br />
Rag-1/2<br />
Timopoiese murina<br />
CD44<br />
CD117<br />
CD45<br />
d T?<br />
NK<br />
CD44<br />
CD117<br />
CD45<br />
CD24 lo<br />
CD44<br />
CD117 lo<br />
B<br />
IL-7R KO<br />
IL-7 KO<br />
c KO<br />
d T / NK<br />
Pro-T Pre-T T imatura T madura<br />
CD127-/lo CD127-/lo CD90<br />
CD45<br />
CD24<br />
CD44<br />
CD90<br />
CD45<br />
CD24<br />
Responsiva à IL-7 Responsiva à IL-7<br />
CD44<br />
CD127<br />
CD90<br />
CD45<br />
Timo<br />
CD44<br />
CD25<br />
CD127<br />
TCRd rear.<br />
CD90<br />
CD45<br />
CD25<br />
TCR<br />
pT<br />
Seleção<br />
TCR rear.<br />
preTCR<br />
CD8 lo<br />
CD4<br />
CD8<br />
CD3<br />
TCR<br />
Seleção<br />
Lf T helper<br />
SP<br />
Lf T cytotoxic<br />
CD4 or CD8<br />
CD3<br />
TCR
Timopoiese humana<br />
CLP<br />
CD34 +<br />
CD19 -<br />
CD38 -<br />
CD10 +<br />
CD127 +<br />
TdT +<br />
CD45RA +<br />
CXCR-4 +<br />
Lin -<br />
DN1 DN2 DN3 DN4<br />
ISP<br />
CD34 +<br />
CD38 -<br />
CD1a -<br />
CD117 -<br />
Lin -<br />
Seleção Seleção<br />
DP<br />
DP<br />
CD3<br />
Pro-T Pre-T T imatura T madura<br />
CD34 +<br />
CD38 +<br />
CD1a -<br />
CD117 +<br />
D d<br />
Lin -<br />
CD34 +<br />
CD38 +<br />
CD1a +<br />
DJ d<br />
DJ <br />
VJ <br />
Lin -<br />
CD34 +<br />
CD4 +<br />
CD38 +<br />
CD1a +<br />
CD3 lo<br />
VDJ d<br />
VJ <br />
VDJ <br />
VJ <br />
CD34 +<br />
CD4 +<br />
CD8 +<br />
CD38 +<br />
CD3 -<br />
VDJ d<br />
VJ <br />
VDJ <br />
VJ <br />
CD34 +<br />
CD4 +<br />
CD8 +<br />
CD38 +<br />
CD3 +<br />
VDJ d<br />
VJ <br />
VDJ <br />
VJ <br />
CD4 Helper<br />
SPs<br />
CD8 Killer<br />
CD4 ou CD8<br />
CD3 +<br />
TCR
NKpoiese
Biologia das células <strong>tronco</strong>
Biologia das células <strong>tronco</strong><br />
Martino et al. Nature Reviews Neuroscience 7, 395–406 (May 2006) | doi:10.1038/nrn1908
Biologia das células <strong>tronco</strong>
Biologia das células <strong>tronco</strong><br />
Science 1999, 283: 534-537<br />
Turning Blood into Brain: Cells Bearing Neuronal<br />
Antigens Generated in Vitro from Bone Marrow From Marrow to Brain: Expression of<br />
Science 2000, 290:1779-1782<br />
Neuronal Phenotypes in Adult Mice<br />
Science 2000, 290:1775-1779<br />
Mezey, E., Chandross, K.J., Harta, G., Maki, R.A., McKercher, S.R.<br />
Nat Med 2000, 11: 1229-1234<br />
PNAS 1999, 96: 14482-14486<br />
Brazelton, T.R., Rossi, F.M., Keshet, G.I., Blau, H.M.<br />
Nature 2001, 410:701-705
Biologia das células <strong>tronco</strong><br />
Science 2002<br />
Nature 2003, 2004
O estímulo químico
Resposta ao estímulo/ambiente<br />
primária 1ª passagem<br />
osteoindução ctrl<br />
adipogênese ctrl
Titanium<br />
Resposta à topografia<br />
Calcite<br />
Calcium, carbonate, água
Porosida<strong>de</strong> 60% Porosida<strong>de</strong> 40%<br />
Grão <strong>de</strong> HA sinterizado<br />
Interação com o biomaterial<br />
MCs 48hs <strong>de</strong> cultura em HA
Estratégia indutiva<br />
CD34+ mesenquimais<br />
21 dias
Leucemia e Hierarquia Homeótica
Leucemia e Hierarquia<br />
Homeótica
Leucemia e Classificação Cariotípica<br />
Ross, M et al, 2003 & Harrison, C., 2001
Leucemia e Classificação<br />
Fenotípica<br />
Szczepanski, T, 2003
Elabore uma figura que represente a organização das influências sobre a<br />
diferenciação <strong>de</strong> uma célula <strong>tronco</strong> (<strong>de</strong> preferência no seu tema <strong>de</strong> pesquisa<br />
ou interesse).<br />
A figura <strong>de</strong>ve incluir todas as forças conhecidas:<br />
•Quimicas (citocinas, hormônios, metabólitos etc);<br />
•Físicas (topografia e/ou estímulos mecânicos);<br />
•Infraestrutura <strong>de</strong> suporte.<br />
•Grupos <strong>de</strong> no máximo 4 pessoas