Regeneração de tecidos com células-tronco somáticas

As células-tronco somáticas desempenham um papel importante na manutenção e reparação de uma ampla gama de tecidos. Essas células-tronco, como suas células-tronco embrionárias dos pais, são capazes de auto-renovação quase ilimitada. No entanto, ao contrário das células-tronco embrionárias, que podem se diferenciar em uma ampla gama de tipos de células, células-tronco somáticas surgem mais tarde em desenvolvimento, e seus destinos são restritos às células de um órgão específico.

Este vídeo abordará os princípios da regeneração tecidual, como os cientistas estudam o papel das células-tronco somáticas na reparação de tecidos após lesões, e algumas aplicações que usam células-tronco somáticas para induzir a regeneração tecidual.

Vamos começar discutindo os princípios por trás da regeneração tecidual após lesões ou danos. Células-tronco somáticas foram identificadas em vários tecidos, incluindo cérebro, medula óssea, músculo esquelético, coração, fígado e intestinos.

Geralmente, essa fonte renovável de células-tronco primeiro se diferencia em células progenitoras restritas ao destino antes de, em última instância, dar origem a células funcionalmente especializadas. Um exemplo clássico disso é o processo fisiológico diário chamado hematopoiese. Nesse processo, células-tronco somáticas encontradas na medula óssea formam as células progenitoras do sangue e do sistema imunológico, que se diferenciam ainda mais nas células de seus respectivos sistemas.

Do ponto de vista da regeneração tecidual, as células-tronco somáticas encontradas no músculo esquelético têm sido demonstradas para paly um papel na reparação tecidual. Quando um músculo é danificado, essas células são recrutadas para o local da lesão e se diferenciam para substituir células danificadas.

Como as células-tronco somáticas sabem que é hora de começar a trabalhar? Quando as células são danificadas, elas liberam quimioattractants solúveis, como quimiocinas, que recrutam células-tronco somáticas para o local da lesão. Essas células podem então se diferenciar no tipo de célula de tecido alvo. Além de fornecer um suprimento de novas células, células-tronco somáticas podem induzir mudanças locais, como a geração de novos vasos sanguíneos que promovem a cicatrização de feridas.

A capacidade regenerativa de células-tronco endogensas podem nem sempre ser suficientes para reparar tecidos doentes ou danificados. Portanto, os cientistas estão investigando como a entrega de piscinas exógenas de células-tronco somáticas pode ser usada para tratar tais condições.

Agora que você entende a biologia da regeneração tecidual, vamos olhar para um exemplo de como os cientistas podem isolar células-tronco somáticas e administrá-las para induzir a reparação de tecidos. Usando o seguinte método, os cientistas demonstram como as células-tronco musculares, chamadas células satélites, auxiliam na regeneração tecidual após a lesão.

Primeiro, os músculos esqueléticos são dissecados a partir de um rato doador e digeridos com a ajuda de uma enzima dissociante, por exemplo colagemnase. Em seguida, as células satélites são isoladas, e uma maneira de fazer isso é incubando essas células com anticorpos ligados a contas magnéticas, que são então purificadas em uma coluna magnética. Após a purificação, as células satélites são cultivadas em cultura e, posteriormente, diferenciadas em células progenitoras miogênicas adicionando meios de diferenciação.

Enquanto isso, um camundongo receptor é preparado por injeção intramuscular de uma toxina resultando em uma fraqueza muscular, ou distrofia muscular. Células progenitoras miogênicas preparadas são então injetadas nos músculos esqueléticos do rato distrófico. Em última análise, a integração bem sucedida e a diferenciação das células doadoras podem ser determinadas pela imunohistoquímica. A amenização funcional do fenótipo distrófico pode ser avaliada com um teste de esteira.

Agora que você viu como células-tronco somáticas podem ser isoladas e manipuladas em um experimento de regeneração tecidual, vamos olhar para algumas das aplicações in vitro e in vivo dessa classe única de células.

Além de injetar células-tronco somáticas em modelos animais in vivo, os cientistas também estão inventando maneiras de manipular o destino dessas células in vitro. Neste experimento, os cientistas diferenciaram células-tronco em células musculares esqueléticas funcionais, preparando pela primeira vez uma placa de petri com âncoras. As células-tronco foram então cultivadas, misturadas dentro de uma matriz de colágeno e gel, e ancoradas dentro das placas de petri especialmente projetadas.

Em seguida, essas células-tronco ancoradas foram eletricamente estimuladas por eletrodos colocados em meios de cultura de diferenciação, o que levou à formação in vitro de construções musculares funcionais e maduras. A imunofluorescência confirmou a expressão de marcadores de células musculares esqueléticas diferenciadas: actina, em vermelho, e mosina, em verde.

Células-tronco somáticas também mostraram-se promissoras como potenciais terapias regenerativas para distúrbios do sistema nervoso central. Neste método, os cientistas colheram pela primeira vez tecido neuronal doador de um feto de rato transgênico expressando proteína fluorescente verde, e células-tronco neuronais isoladas foram tratadas em uma matriz fibrina com um coquetel de fator de crescimento. Em seguida, as células-tronco neuronais tratadas foram injetadas no local da lesão medular do camundongo receptor. As células doadoras enxertadas mostraram ter integrado bem e preenchido as cavidades na lesão da medula espinhal.

A fim de entender melhor como as células-tronco somáticas se integram aos tecidos depois de injetá-las em um hospedeiro, os cientistas desenvolveram um método para rotulá-las fluorescentemente in vitro antes da injeção. Neste experimento, os cientistas colheram células-tronco somáticas da medula óssea do camundongo e as transfeccionaram com diferentes genes de proteína fluorescente usando sistemas de vetores virais As células transduzidas foram então injetadas na veia traseira de um rato receptor. Com o tempo, os órgãos foram colhidos do camundongo receptor e a microscopia de fluorescência foi usada para rastrear a localização das células em vários tecidos.

Você acabou de assistir o vídeo do JoVE sobre células-tronco somáticas. Este vídeo abordou os princípios por trás da regeneração tecidual por células-tronco somáticas, como essas células podem ser isoladas e estudadas, e sua potencial aplicação na medicina regenerativa. Uma vez que as células-tronco somáticas desempenham um papel tão crítico na regeneração de uma ampla gama de tecidos, entender os mecanismos que regulam essa classe de células é uma área ativa de pesquisa em medicina regenerativa. Como sempre, obrigado por assistir!