celulas tronco - CELULAS - TRONCOS. CELULAS EMBRIONARIAS. CELULAS - TOTIPOTENTES
A importância do uso das células tronco para a saúde pública The importance of the use of stem cells for public health
Lygia da Veiga Pereira 1 Departamento de Genética e Biologia Evolutiva, Instituto de Biociências, USP. Rua do Matão 277/ 350, Cidade Universitária. 05508-900 São Paulo SP. lpereira@usp.br
Abstract Stem cells were elected 'Breakthrough of the Year' by Science1 magazine in 1999, having shown that stem cells from adult tissues retained the ability to differentiate into other tissue types. During the previous year, the first human embryo stem cell lines were established. Since then, the number of scientific papers on stem cells has been increasing exponentially, establishing new paradigms that are rapidly challenged by subsequent experiments. This paper reviews the stem cell research field, divided into two groups: embryo and adult stem cells. While the differentiation potential of the former is well characterized in mice and humans, their use in cell therapy and research has been hampered by histocompatibility, safety and ethical issues. In contrast, adult stem cells do not present these problems. However, the extent of their plasticity is still under investigation. Nevertheless, numerous clinical trials in humans are under way, mainly with stem cells derived from bone marrow. This paper discusses discuss the importance of working with both classes of human stem cells in order to fulfill the promise of stem cell therapies. Key words Stem cells, Cell therapy, Embryogenesis, Differentiation
Resumo Em 1999, as células-tronco foram eleitas "Scientific Breakthrough of the Year" (avanço científico do ano) pela revista Science1. Naquele ano, foi demonstrado que células-tronco de tecidos adultos mantinham a capacidade de se diferenciar em outros tipos de tecidos. No ano anterior, as primeiras linhagens de células-tronco embrionárias humanas foram estabelecidas. Desde então, o número de artigos científicos sobre células-tronco vem crescendo exponencialmente, onde novos paradigmas são estabelecidos. Neste artigo, farei uma revisão da área de célulastronco com um foco especial em seu uso como agente terapêutico em doenças comuns como diabetes e cardiopatias. As células-tronco serão tratadas em dois grupos distintos: as embrionárias e as adultas. Enquanto o potencial de diferenciação das primeiras está bem caracterizado em camundongos e em humanos, seu uso em terapia celular e em pesquisa tem sido dificultado por questões de histocompatibilidade, segurança e ética. Em contraste, células-tronco adultas não apresentam estes empecilhos, apesar da extensão de sua plasticidade ainda estar sob investigação. Mesmo assim, diversos testes clínicos em humanos estão em andamento utilizando células-tronco adultas, principalmente derivadas da medula óssea. Discutirei ainda a importância de se trabalhar com as duas classes de células-tronco humanas de forma a se cumprir suas promessas terapêuticas. Palavras-chave Célula-tronco, Terapia celular, Embriogênese, Diferenciação
Pe reira, L
Dentro desse contexto, as células-tronco se apresentam como uma fonte potencialmente ilimitada de tecidos para transplante. Células-tronco (CT) podem ser definidas como células com (i) grande capacidade de proliferação e auto-renovação, (i) capacidade de responder a estímulos externos e dar origem a diferentes linhagens celulares mais especializadas. Assim, teoricamente, estas células poderiam ser multiplicadas no laboratório e induzidas a formar tipos celulares específicos que, quando transplantados, regenerariam o órgão doente. O impacto econômico desta "medicina regenerativa" pode ser avaliado na Tabela 1, que mostra o custo por ano nos Estados Unidos de pacientes com diferentes doenças teoricamente passíveis de tratamento com células-tronco.
Cardiopatias Derrame Doença de Alzheimer Doença de Parkinson mortes/ ano
> 700.0 > 160.0
> 53.0
> 15.0 custo (bilhões de US$)
Tabela 1. Impacto econômico da medicina regenerativa nos Estados Unidos.
9 Ciência & Saúde Coletiva, 13(1):7-14, 2008
Enquanto a controvérsia não é resolvida, alguns estudos apresentam evidências indiretas da capacidade de diferenciação mais ampla das células da medula óssea em humanos. Por exemplo, mulheres com leucemia que receberam trans- plante de medula óssea de doadores homens apresentaram células contendo o cromossomo Y (ou seja, derivadas da medula óssea do doador) em seu cérebro7. Além disso, uma pequena proporção (até 0,07%) havia se diferenciado em neurônios. Esse trabalho demonstrou a capacidade, ainda que com baixa eficiência, das células da medula óssea de entrar no cérebro e gerar neurônios, fenômeno também observado em camundongos. Se esta capacidade puder ser aumentada, um dia as CTs de medula óssea poderão ser utilizadas no tratamento de doenças neurodegenerativas, como Parkinson e Alzheimer.
Transplantes de células-tronco adultas são realizados desde a década de 1950 na forma de transplantes de medula óssea para o tratamento de diferentes doenças que afetam o sistema hematopoiético. A partir do final da década de 1980, o sangue do cordão umbilical e placentário de recém-nascidos tornou-se uma fonte alternativa de CTs hematopoiéticas8 - no recém-nascido, essas células ainda não migraram para o interior dos grandes ossos e se encontram no sangue circulante – com algumas vantagens sobre a medula óssea: não necessita de uma compatibilidade completa entre doador e receptor; apresenta menor risco de desenvolvimento da doença do enxerto versus hospedeiro; e está disponível imediatamente quando necessário, ao contrário dos bancos de medula óssea, que armazenam somente dados sobre o doador. Mais recentemente, o transplante de SCUP vem sendo utilizado também para o tratamento de doenças não hematológicas, especificamente as doenças genéticas do metabolismo síndrome de Hurler9 e da doença de Krabbe10, esta última uma condição neurodegenerativa.
No Brasil, o Instituto Nacional do Câncer
(INCA) foi pioneiro na criação de um banco público de sangue de cordão em 2001. Segundo o site do INCA, hoje a capacidade deste banco é de
Pe reira, L três mil unidades de sangue de cordão, que deve ser expandida até dez mil amostras. Em 2004, foi criada pelo Ministério da Saúde uma rede nacional de bancos de sangue de cordão (Rede Brasil- Cord), composta inicialmente pelo INCA, Hospital Israelita Albert Einstein (HIAE), Hemocentro de Ribeirão Preto e UNICAMP. Segundo o site do HIAE, a Rede BrasilCord tem como objetivo a coleta de vinte mil amostras de sangue de cordão para uso público, o que "atenderá a toda a diversidade genética da população brasileira [...]". Não é claro como este número foi calculado, mas levando-se em conta bancos de sangue de cordão de países como Japão, que até 2006 já tinha vinte mil amostras para atender sua população significativamente mais homogênea do que a nossa, acredito que vinte mil seja uma estimativa muito baixa para a Rede BrasilCord ter algum impacto em saúde pública no Brasil.
Apesar de muito empenho e divulgação, até julho de 2007 somente o INCA e o HIAE atuavam como bancos de sangue de cordão, o que significa que somente partos realizados na Maternidade Municipal Carmela Dutra e na Pró Matre no Rio de Janeiro, e no HIAE em São Paulo são passíveis de terem o sangue de cordão do recém-nascido doado para a Rede BrasilCord. E enquanto as maternidades participantes no Rio de Janeiro atendem a população geral, diversificada, daquela cidade, a única maternidade atuante no Estado de São Paulo, a do HIAE, atende principalmente uma classe econômica que pode arcar com o alto custo de um parto ali. Conseqüentemente, a variabilidade étnica das amostras daquele banco de cordão deve ser muito baixa e não representar toda a diversidade genética da nossa população. Assim, em termos de saúde pública, seria mais eficiente as coletas de sangue de cordão para a Rede Brasil- Cord serem sempre feitas em maternidades que atendam a diversidade étnica/genética da população brasileira. A iniciativa da criação da rede de bancos públicos no Brasil é de extrema importância para a saúde de nossa população, mas para que tenha de fato impacto, ela deve contemplar a natureza diversificada de nossa população, o que deve se refletir na escolha dos pontos de coleta e em um cálculo realista da meta de número de amostras armazenadas.
Mas e o uso de CTs para o tratamento de doenças mais comuns? O Brasil se destaca pelo grande número de testes clínicos em andamento com CTs adultas, que avaliam o uso terapêutico mais amplo destas células em diferentes doenças, incluindo doenças cardíacas, auto-imunes, como lúpus e diabetes e trauma de medula espinhal (Fi- gura 1). Estes estudos estão em andamento e os resultados preliminares indicam que pelo menos não há efeitos adversos do transplante autólogo de CTs da medula óssea. Resta ainda analisarmos se existe algum efeito terapêutico das mesmas naquelas doenças. É importante frisar que os esses tratamentos são experimentais e ainda não podem ser oferecidos à população.
Em animais, o desenvolvimento embrionário começa com a fecundação de um óvulo por um espermatozóide. As primeiras divisões celulares dão origem a cinqüenta a cem células aparentemente idênticas. Porém, à medida que o embrião se desenvolve, suas células iniciam um processo de diferenciação, se comprometendo em dar origem a tipos específicos de tecido do indivíduo adulto. A primeira etapa de diferenciação visível no embrião de camundongo se dá quando este atinge o estágio de blastocisto (Figura 2). Ali, observa-se duas populações distintas de células: aquelas que vão dar origem aos tecidos extraembrionários, como a placenta, e outras, as células da chamada massa celular interna (MCI), que darão origem a todos os tecidos do embrião. E apesar destas células terem este potencial amplo, ainda não foi determinado em que tecido cada uma se transformará, ou seja, elas são células indiferenciadas.
As células da MCI do blastocisto podem ser retiradas do embrião e colocadas em placas de cultura. Em condições apropriadas, elas podem se manter indiferenciadas, se multiplicar indefinidamente no laboratório mantendo seu potencial de contribuir para todos os tipos celulares adultos. Essas células derivadas da MCI são chamadas de células-tronco embrionárias (CTs embrionárias). Elas foram derivadas pela primeira vez em 1981 a partir de embriões de camundongos13, e têm como característica principal sua pluripotência. Ou seja, quando re-introduzidas em um embrião, as CTs embrionárias possuem a capacidade de retomar o desenvolvimento normal colonizando diferentes tecidos do embrião – uma demonstração contundente de sua ampla
1 Ciência & Saúde Coletiva, 13(1):7-14, 2008
plasticidade. Quando injetadas em animais imunodeficientes, as CTs embrionárias têm a capacidade de responder aos diferentes estímulos in vivo se diferenciando desorganizadamente e levando à formação de teratomas, tumores que apresentam diversos tipos de tecidos.
Figura 1. Testes clínicos com CTs adultas em andamento no Brasil. Fiocruz( Fundação Oswaldo Cruz); UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro); INCOR (Instituto do Coração); FM-USP (Faculdade de Medicina da USP, São Paulo); FM-USP-RP (Faculdade de Medicina da USP, Ribeirão Preto); FAMERP (Faculdade de Medicina de Rio Preto, São José de Rio Preto); UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul).
Figura 2. Embrião a partir do qual são retiradas as CTs embrionárias. O blastocisto é um embrião préimplantação de 3 ou 5 dias de desenvolvimento em camundongo e humanos, respectivamente. Massa celular interna (*).