Biologia e Tecnologia de C?ulas Estaminais
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Gabriela Rodrigues [mgrodrigues@fc.ul.pt]
1º ano, 2º sem, Mestrado em Biologia Molecular e Genética - Opcional
Nesta disciplina abordar-se-ão várias temáticas e tecnologias relacionadas com a utilização de células animais numa perspectiva geral, mas também com vista à sua aplicação na investigação biomédica.
Numa primeira abordagem será introduzida a temática da cultura de células animais de uma forma geral como técnica base para outras aplicações e manipulações genéticas. Neste sentido, os capítulos a desenvolver nesta primeira fase serão os seguintes: vantagens e desvantagens da utilização de culturas de células animais; descrição dos meios, soluções, condições físicas e equipamento utilizados; esterilização de material e técnica asséptica; culturas primárias e linhas celulares; linhas celulares finitas e contínuas; procedimentos básicos da cultura de células animais: sementeira, passagem, contagem e teste de viabilidade, congelação, caracterização das células e utilização de técnicas de cultura e substratos específicos; detecção e resolução de problemas relacionados com contaminações; perigo biológico e níveis de bio-segurança; imortalização de linhas celulares; utilização de bases de dados em cultura celular.
Numa segunda etapa, abordar-se-ão as tecnologias que actualmente se utilizam recorrendo ao uso de culturas celulares animais com vista à sua utilização em investigação científica, aplicações biomédicas ou biotecnológicas: produção de células em larga escala ("scaling-up"); produção de proteínas recombinantes (interferão, insulina, …) e de vírus (para produção de vacinas); fusão celular e produção de anticorpos monoclonais; engenharia de tecidos, medicina regenerativa; transgénese; inactivação dirigida de genes; recurso ao uso de células estaminais embrionárias para a produção de animais quiméricos e transmissão à linha germinal para produção de animais geneticamente modificados (ratos knock-in, knock-out e transgénicos); clonagem (transferência nuclear de células somáticas).
Por último, abordar-se-á a problemática das células estaminais e da sua utilização como material para as tecnologias anteriormente descritas e numa perspectiva de aplicação biomédica mais abrangente. Serão definidos termos e discutidos temas relacionados com a dicotomia células estaminais embrionárias/adultas, suas origens e suas principais características; células estaminais toti-, pluri- e multi-potentes; células primordiais germinais. Várias temáticas como a transdiferenciação e a reprogramação genética serão enquadradas à luz do actual conhecimento em genética e biologia molecular. Numa perspectiva mais aplicada, será feita referência à identificação de nichos de células estaminais adultas (pele, sistema gastrointestinal, sistema nervoso, células hematopoiéticas; células do cordão umbilical, …) e das possíveis aplicações terapêuticas futuras (doenças neuronais, cardíacas, diabetes, distrofia muscular, doenças e lesões da pele e ortopédicas), para além de aplicações em terapia génica.
Será também contemplada a discussão das questões sócias relacionadas com as implicações bioéticas da utilização destas técnicas e com a sua inserção legal e regulamentação.
In this course we focus on several technologies using animal cells in general terms, but also cover the perspective of their application in biomedical research.
We will first introduce animal cell culture as a basic technique. We then discuss the application of cell culture as an applied technique to perform genetic manipulation. The main themes to be studied will be: advantages and disadvantages of the use of animal cell cultures; description of cell culture media and solutions; equipment; aseptic technique; primary cultures and continuous cell lines; basic routines in cell culture: seeding, viability test, counting, freezing and thawing cells; dealing with contaminations; cell characterisation; use of different substrates for cell culture; biological hazard and biosafety levels; immortalisation of cell lines; use of cell culture databases.
In the next step, this course will focus on technologies using animal cell culture for large-scale production, as well as in basic research and biomedical sciences. Topics such as scaling-up, recombinant protein and virus production, hybridomas for the production of monoclonal antibodies; tissue culture engineering; regenerative medicine; transgenesis; targeted gene inactivation; use of embryonic stem cells for the generation of chimeric animals and genetically-modified organisms.
Finally, we will focus on the use of animal stem cells for research in general as well as more specifically in the applied biomedical field. We will study and discuss several definitions such as: embryonic versus adult stem cells; toti-, pluri- and multipotency; primordial germ cells; trans-differentiation; nuclear re-programming; stem cell niches (from the skin, gastrointestinal tract; umbilical cord blood; hematopoietic tissue; nervous system; …) possible therapeutical applications (skin, neuronal and cardiac diseases; diabetes; muscular dystrophy; gene therapy).
The social and bioethical questions regarding the use of such technologies based on animal stem cells will be discussed in the last part of this course, as well as the legal regulations that determine their use in our days.