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Fontes de célula estaminal, tipos, e usos na pesquisa

As células estaminais são as pilhas não diferenciadas que são capazes da auto-renovação ou da diferenciação em uma pilha especializada. Existem dentro das áreas do corpo conhecido como ameias biológicas e são essenciais para o crescimento durante a infância, e a homeostase durante todo a idade adulta.

Assim, compreender os processos biológicos que sustentam estas pilhas pode ter implicações inestimáveis para a medicina, o tratamento da doença, e a recuperação regeneratives de ferimento. Este artigo descreve cada tipo de célula estaminal, assim como algumas descobertas chaves do marco e as aplicações principais das células estaminais na medicina e na pesquisa.

Imagem abstrata de células estaminais azuis no fundo amarelo-vermelho.pinkeyes | Shutterstock

Que são células estaminais?

A característica de definição das células estaminais é que podem se diferenciar em diversos tipos diferentes da pilha durante o crescimento e a revelação. Isto tem não somente implicações durante a vida adiantada, mas igualmente depois de ferimento onde as células estaminais actuam como um mecanismo interno do reparo reabastecendo as pilhas feridas ou inoperantes. Há duas características principais das células estaminais que o fazem original.

Natureza Unspecialized

As células estaminais não são diferenciadas para ter estruturas e funções específicas. Por exemplo, uma célula estaminal unspecialized não pode levar o oxigênio como um sangue do glóbulo vermelho ou da bomba como uma pilha do coração. Contudo, em cima de receber sinais apropriados, pode formar em tipos diferentes de pilhas especializadas, como pilhas de músculo, glóbulos, etc.

Potencial da diferenciação

O processo de diferenciação permite que as células estaminais unspecialized adquiram funções específicas e propriedades. Os sinais que cue esta transição podem ser intrínsecos (de dentro da pilha) ou extrínsecos (fora da pilha). Os sinais extrínsecos que podem provocar esta transição podem ser sob a forma das sugestões mecânicas ou químicas das pilhas vizinhas.

O potencial da diferenciação das células estaminais é variável em órgãos diferentes. Alguns órgãos, incluindo o intestino e a medula, submetem-se regularmente à divisão para reparar e reabastecer as pilhas danificadas. Contudo, nos órgãos tais como o pâncreas e o coração a freqüência da divisão e da diferenciação de célula estaminal é muito mais baixa.

As células estaminais (centro uns) podem tornar-se qualquer tipo da pilha. São valiosos como ferramentas da pesquisa e puderam, no futuro, ser usados para tratar uma vasta gama de doenças. Crédito: Judith Stoffer

De onde as células estaminais vêm?

Cabo de cordão umbilical humano

O cordão umbilical pode ser recolhido do cabo de cordão umbilical de um bebê após seu nascimento e consiste em células estaminais hematopoietic e mesenchymal. As células estaminais hematopoietic podem formar glóbulos vermelhos e pilhas do sistema imunitário, quando as células estaminais mesenchymal puderem gerar o osso, a cartilagem, e os outros tipos de tecidos. O cordão umbilical pode igualmente ser recolhido e armazenado em bancos de cordão umbilical para uso futuro.

Medula

A medula é um tecido gelatinoso macio encontrado no centro dos ossos. As células estaminais Mesenchymal foram encontradas primeiramente na medula, e é ainda mais frequentemente a fonte usada de células estaminais mesenchymal. Subseqüentemente, as células estaminais hematopoietic ou do sangue foram encontradas igualmente na abóbora, fazendo lhe um candidato atractivo para a medicina regenerativa e finalidades terapêuticas.

Tecido adiposo

As células estaminais tecido-derivadas gordura animal são as pilhas mesenchymal que têm o potencial para a auto-renovação e o multipotency. Podem diferenciar-se em adipocytes, chondrocytes, myocytes, osteoblasts, e neurocytes, além do que outros tipos da pilha. Estas células estaminais foram mostradas para ter os papéis críticos em campos reconstrutivos e do tecido da engenharia para desenvolver tratamentos novos.

Líquido amniótico

O líquido amniótico é o líquido que cerca o amnion ou o saco que abrange o feto. A membrana amniotic e o líquido amniótico são boas fontes de células estaminais embrionárias que podem multiplicar e formam qualquer tipo de pilha. Embora o líquido amniótico e a membrana sejam rejeitados geralmente após o nascimento, cryopreserved ou está sendo congelado recentemente para o uso terapêutico futuro.

Tipos de células estaminais

Potência da célula estaminal

Com base em seu potencial da diferenciação, as células estaminais podem ser classificadas em quatro tipos: totipotent, pluripotent, multipotent, e unipotent.

Pilhas Totipotent

As pilhas Totipotent podem diferenciar-se em todos os tipos de pilhas. Por exemplo, o zygote formado durante a fecundação de um ovo e as pilhas primeiras depois que a divisão é totipotent e tem o potencial se tornar todos os tipos de pilhas no corpo.

Pilhas de Pluripotent

As pilhas de Pluripotent podem tornar-se quase todos os tipos de pilhas. Estes incluem células estaminais embrionárias, pilhas derivadas das camadas de germe (mesodermo, ectoderme, endoderme), e pilhas formadas durante as fases iniciais de diferenciação de célula estaminal embrionária.

Multipotent, oligopotent, e pilhas unipotent

As pilhas de Multipotent podem dividir-se em pilhas estreitamente relacionadas. Por exemplo, as células estaminais hematopoietic podem tornar-se glóbulos vermelhos, os glóbulos brancos, e as plaqueta. As pilhas de Oligopotent podem tornar-se alguns tipos da pilha, e incluem lymphoid ou células estaminais mielóides, quando as pilhas unipotent, tais como células estaminais de músculo puderem somente se tornar pilhas de seu próprio tipo.

Fontes de célula estaminal

Baseado em sua origem, as células estaminais podem ser divididas entre adiantado (ou embrionário) e amadurecer-se (ou o adulto).

Células estaminais embrionárias

As células estaminais embrionárias são encontradas na massa interna da pilha do cargo do blastocyst cinco dias da revelação. Estas pilhas são potencial imortais e estão derivadas dos embriões antes que se implantem no útero. Estas pilhas têm tipicamente 4-5 dias velhas e são chamadas bola microscópica da cavidade do blastocysts-a das pilhas.

Células estaminais adultas

As células estaminais adultas são as pilhas não diferenciadas que são totipotent ou pluripotent. Estas pilhas são encontradas em vários lugar no corpo e ajudam em manter números saudáveis da pilha e em reabastecer a morte ou pilhas feridas.

Pilhas pluripotent induzidas

Recentemente, uma categoria nova de células estaminais emergiu que originam das pilhas somáticas e podem ser reprogrammed por cientistas de volta a sua fase pluripotent. Isto foi manipulado a expressão de um grupo de genes. Enquanto as pilhas somáticas são persuadidas em pilhas pluripotent nesta categoria, estiveram denominadas como “pilhas pluripotent induzidas”.

Que é linhagem da célula estaminal?

As células estaminais submetem-se geralmente a dois tipos da divisão de pilha: simétrico e assimétrico. Na divisão simétrica, duas pilhas de filha idênticas com propriedades da célula estaminal são divisão de pilha gerada do cargo. Na divisão assimétrica, uma célula estaminal e uma pilha do ancestral são geradas.

As pilhas do ancestral limitaram o potencial para a auto-renovação e após diversos ciclos da divisão, causam pilhas maduras diferenciadas. Contudo, é frequentemente difícil encontrar células estaminais porque os tecidos contêm um grande número diversos tipos de pilhas.

A análise da linhagem é um método usado para abordar este problema. Neste método, uma única pilha é marcada tais que marca não somente a pilha de alvo mas igualmente suas pilhas de filha. Assim, o número, o lugar, o movimento, e a vida de uma célula estaminal e de suas pilhas de filha podem ser seguidos. A análise da linhagem das células estaminais ajuda a descobrir e identificar as ameias da célula estaminal que substituem pilhas durante a vida de um tecido.

Descobertas do marco na história da pesquisa da célula estaminal

Uma das experiências as mais adiantadas neste campo foi executado pelo senhor John Gordon durante seu Ph.D. em 1962. Removeu o núcleo de um embrião tornando-se da rã durante a fase do blastula e injectou-o em uma pilha de ovo de que o núcleo foi removido.

Na maioria dos casos, o ovo poderia tornar-se os girinos da rã, mostrando que os núcleos das pilhas diferenciadas ainda tiveram o potencial se tornar todas as pilhas. Este estudo formou a base da clonagem que reprodutiva aquele conduziu à criação da zorra, o carneiro clonado.

Uma outra descoberta principal era o cultivo de células estaminais embrionárias dos blastocysts do rato em 1981. Subseqüentemente, as células estaminais embrionárias foram cultivadas igualmente dos blastocysts humanos.

Uma descoberta do marco foi feita quando Shinya Yamanaka e seus colegas podia induzir pilhas somáticas em células estaminais pluripotent introduzindo um grupo de 24 factores da transcrição. Foi concedido o prémio nobel na medicina para esta descoberta em 2012, junto com o senhor John Gurdon.

Edições éticas que cercam células estaminais embrionárias

Recentemente, as pilhas pluripotent induzidas autólogas foram usadas para tratar a degeneração macular em estudos humanos. Em um outro estudo, a epiderme foi reconstruída completamente em um paciente com bullosa do epidermolysis. Igualmente houve avanços nos organoids, as estruturas tridimensionais que tentam imitar a estrutura e a função dos órgãos.

Estes organoids podem ser gerados das células estaminais, das pilhas pluripotent induzidas, das amostras da biópsia, etc., e podem ser usados para transplantações do tecido. A criação dos organoids levantou perguntas críticas na posse, no armazenamento, no doador, e nos direitos da manipulação destas estruturas. Embora não sejam completamente maduros funcional, a extensão a que os organoids podem ser permitidos amadurecer necessidades de ser discutido.

De “a regra 14-dia” foi ajustada pela sociedade internacional para a pesquisa da célula estaminal (ISSCR), que dita que a pesquisa da célula estaminal sobre embriões precisa de ser terminada em uma cargo-fecundação de duas semanas. Esta vez correlaciona com a emergência da raia primitiva, do primeiro cérebro e da estrutura da medula espinal.

Os avanços na edição do gene igualmente abriram diversas portas para o interrogatório ético, onde o ISSCR se encarregou de que todas as etapas da pesquisa e do gene da célula estaminal que editam a pesquisa devem ser transparentes. Recentemente, contudo, houve uns boletins noticiosos que reivindicado que os bebês editados primeiro gene estiveram feitos em China, mas necessidades desta reivindicação ainda de ser substanciado.

Edições técnicas associadas com as células estaminais pluripotent induzidas

Os estudos mostram que as pilhas pluripotent induzidas têm a maior diversidade do que células estaminais embrionárias. Esta diferença foi propor elevarar da memória epigenética, do fundo genético, de reprogramming, etc. Dois estudos mostram que as pilhas actuais na fase transitória são marcada diferentes do original e das pilhas inteiramente reprogrammed.

Quando muitas pilhas pluripotent induzidas mostrarem a morfologia e a expressão genética similares, igualmente têm um de má qualidade da diferenciação, desprezado do crescimento, dos erros na transcrição, no methylation do ADN, etc. Também, um dos factores usados para reprogram as pilhas somáticas, KLF4, pode interromper o neurogenesis de células estaminais pluripotent induzidas. Assim, uma compreensão mais adicional de reprogramming factor-induzido é necessário.

Aplicações chaves das células estaminais

Finalidades terapêuticas

Independentemente da transplantação da medula, a terapêutica da célula estaminal está ainda nas fases desenvolventes. As tentativas estão sendo feitas de usar células estaminais em tratar o tipo mim doença do diabetes, de Parkinson, doença de Huntington, doença celíaca, falha cardíaca, etc. Contudo, as transplantações da medula, onde as células estaminais são transplantadas da medula, são uma aplicação aplicada e conhecida do poço. As células estaminais da medula podem ajudar em repopulating tipos de sangue diferentes após a radioterapia.

Substituição da pele

As células estaminais estão sendo usadas actualmente para crescer a pele do cabelo arrancado de um paciente. Os folículo de cabelo contêm células estaminais de pele ou keratinocytes, e estas pilhas podem ser isoladas e cultivado para crescer uma folha epitelial. Este método pode ajudar a reduzir a necessidade de usar enxertos de pele de outros povos, abaixando as possibilidades da rejeção.

Transplantação do neurónio

As células estaminais podem ser empregadas para gerar o produto químico da dopamina-um que está faltando nos pacientes que sofrem da doença de Parkinson. Contudo, em alguns casos, os pacientes desenvolveram os efeitos secundários, sugerindo a presença muito de níveis elevados de dopamina ou de sobre-sensibilização neste método.

Fontes

Further Reading

Last Updated: Jul 1, 2019

Dr. Surat P

Written by

Dr. Surat P

Dr. Surat graduated with a Ph.D. in Cell Biology and Mechanobiology from the Tata Institute of Fundamental Research (Mumbai, India) in 2016. Prior to her Ph.D., Surat studied for a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Zoology, during which she was the recipient of an Indian Academy of Sciences Summer Fellowship to study the proteins involved in AIDs. She produces feature articles on a wide range of topics, such as medical ethics, data manipulation, pseudoscience and superstition, education, and human evolution. She is passionate about science communication and writes articles covering all areas of the life sciences.  

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