Célula estaminal
As células-tronco ou células estaminais são células que permanecem indiferenciadas, ou seja, ainda não passaram pelo processo de diferenciação celular. Podemos definir célula estaminal como uma célula que, quando se divide, produz uma célula que retém esse caráter indiferenciado e uma segunda célula que pode sofrer diferenciação. Com isso, vemos que uma célula estaminal tem o potencial de se renovar a cada divisão, enquanto também produz uma célula nova capaz de responder ao seu ambiente, diferenciando-se de maneira particular. Algumas células-tronco adultas são capazes de se diferenciar em mais de um tipo celular, como as células-tronco mesenquimais e as células-tronco hematopoiéticas, enquanto outras são consideradas precursoras diretas das células do tecido em que são encontradas, como as células-tronco da pele ou as células-tronco gonadais.
Imagem: Laboratoires Servier · BY-SA · Openverse
O termo célula-tronco foi cunhado por Theodor Boveri e Valentin Haecker no final do século XIX. Trabalhos pioneiros na teoria das células-tronco hematopoiéticas foram conduzidos no início do século XX por Artur Pappenheim, Alexander A. Maximow e Franz Ernst Christian Neumann. As propriedades fundamentais de uma célula-tronco foram definidas pela primeira vez por Ernest McCulloch e James Till na Faculdade de Medicina da Universidade de Toronto e no Ontario Cancer Institute no início da década de 1960. Eles descobriram a célula formadora do sangue, a célula-tronco hematopoiética (CTH), por meio de estudos pioneiros em camundongos. McCulloch e Till iniciaram uma série de experimentos nos quais células da medula óssea eram injetadas em camundongos irradiados. Eles observaram a formação de nódulos nos baços dos animais, cujo número era linearmente proporcional à quantidade de células de medula óssea injetadas. Postularam então que cada nódulo (colônia) era um clone originado de uma única célula da medula (célula-tronco). Em trabalhos subsequentes, McCulloch e Till, acompanhados pelo estudante de pós-graduação Andrew John Becker e pelo cientista sênior Louis Siminovitch, confirmaram que cada nódulo se originava de fato de uma única célula. Os resultados foram publicados na revista Nature em 1963. No mesmo ano, Siminovitch liderou estudos que comprovaram que essas células formadoras de colônias eram capazes de autorrenovação, uma das propriedades definidoras essenciais das células-tronco teorizadas por Till e McCulloch.
Imagem: Laboratoires Servier · BY-SA · Openverse
A definição clássica de uma célula-tronco requer que ela possua duas propriedades fundamentais:
Autorrenovação
Dois mecanismos asseguram que uma população de células-tronco seja mantida (não sofrendo depleção numérica): 1. Divisão celular assimétrica: uma célula-tronco divide-se em uma célula-mãe, que permanece idêntica à célula-tronco original, e em uma célula-filha, que entra na via de diferenciação. Quando uma célula-tronco se autorrenova, ela se divide sem romper o estado indiferenciado. Essa autorrenovação demanda um controle rigoroso do ciclo celular, bem como a manutenção da multipotência ou da pluripotência, fatores que dependem intrinsecamente da célula-tronco. As células-tronco utilizam a telomerase, uma enzima que restaura os telômeros, para proteger o seu DNA e expandir o seu limite de divisões celulares (o limite de Hayflick).
Significado de potência
A potência determina o potencial de diferenciação (a capacidade de se diferenciar em distintos tipos de células) da célula-tronco.
Identificação
Na prática, as células-tronco são identificadas pela sua capacidade de regenerar tecidos. Por exemplo, o teste definitivo para células da medula óssea ou células-tronco hematopoieticas (CTHs) é a capacidade de transplantar essas células e recuperar um indivíduo desprovido de CTHs. Isso demonstra que as células conseguem produzir novas células sanguíneas a longo prazo. Também deve ser possível isolar células-tronco do indivíduo transplantado que possam, por sua vez, ser transplantadas para outro indivíduo sem CTHs, comprovando que a célula-tronco foi capaz de se autorrenovar. As propriedades das células-tronco podem ser demonstradas in vitro por meio de métodos como ensaios clonogênicos, nos quais células individuais são avaliadas quanto à sua capacidade de diferenciação e autorrenovação. As células-tronco também podem ser isoladas com base na presença de um conjunto específico de marcadores de superfície celular. No entanto, as condições de cultivo in vitro podem alterar o comportamento celular, gerando incertezas sobre se as células atuarão de forma idêntica in vivo. Há considerável debate sobre se algumas populações de células adultas propostas constituem verdadeiras células-tronco.
Imagem: Laboratoires Servier · BY-SA · Openverse
As células-tronco embrionárias (CTEs ou ESCs, do inglês embryonic stem cells) são as células que compõem a massa celular interna de um blastocisto, formadas previamente à implantação embrionária no endométrio uterino. No desenvolvimento embrionário humano, o estágio de blastocisto é alcançado entre 4 e 5 dias após a fecundação, momento em que a estrutura é constituída por 50 a 150 células. As CTEs são pluripotentes e dão origem, durante a embriogênese, a todos os derivados dos três folhetos embrionários: ectoderme, endoderme e mesoderme. Em outros termos, são capazes de se diferenciar em cada um dos mais de 200 tipos celulares especializados do corpo humano adulto quando submetidas aos estímulos biológicos apropriados. Contudo, não participam da formação dos anexos embrionários nem da porção materna da placenta. Durante o desenvolvimento embrionário, as células da massa celular interna dividem-se continuamente e adquirem maior especialização. Por exemplo, uma fração da ectoderme na região dorsal do embrião diferencia-se em neuroectoderme, tecido precursor do sistema nervoso central (SNC). Em etapas posteriores, o processo de neurulação promove o fechamento da neuroectoderme para originar o tubo neural. No estágio de tubo neural, a porção anterior sofre encefalização para estruturar as vesículas encefálicas primárias e secundárias. Nessa fase do desenvolvimento, o principal tipo celular proliferativo do SNC é a célula-tronco neural.
Células-tronco mesenquimais
As células-tronco mesenquimais (CTMs ou MSCs, do inglês mesenchymal stem cells) ou células estromais mesenquimais são células progenitoras multipotentes presentes em diversos tecidos adultos, tais como a medula óssea, o tecido adiposo, os músculos e o fígado. As CTMs desempenham funções de suporte estrutural estromal e regulação da homeostase tecidual, sendo capazes de se diferenciar em linhagens celulares de origem mesodérmica, como adipócitos, osteócitos e condrócitos. A raiz etimológica "meso" (do grego, intermediário) faz referência à plasticidade migratória dessas células entre os folhetos ectodérmico e endodérmico durante a embriogênese inicial, mecanismo igualmente relevante no reparo tecidual e cicatrização em tecidos conjuntivos e dérmicos de organismos adultos.
Controle do ciclo celular
As células-tronco embrionárias (CTEs) detêm a capacidade de proliferação simétrica contínua enquanto preservam o estado de pluripotência, propriedade sustentada por mecanismos atípicos de regulação do ciclo celular. Em contraste com as células somáticas diferenciadas, as CTEs exibem um ciclo celular altamente acelerado, caracterizado por uma fase G1 acentuadamente encurtada, ausência de fase G0 quiescente e adaptações funcionais nos pontos de checagem do ciclo celular, mantendo a maioria das células em fase S de replicação de DNA. O tempo de duplicação das CTEs situa-se tipicamente entre 8 e 10 horas, enquanto células somáticas demandam intervalos iguais ou superiores a 20 horas. Durante o processo de diferenciação celular, o ciclo passa por remodelamento, com o prolongamento das fases G1 e G2 e o estabelecimento de pontos de controle rígidos.
Imagem: Laboratoires Servier · BY-SA · Openverse
As células-tronco primitivas localizadas nos órgãos de fetos são denominadas células-tronco fetais. Existem dois tipos de células-tronco fetais:
As células estaminais têm ainda a capacidade de se transformar, num processo também conhecido por diferenciação celular, em outros tecidos do corpo, como ossos, nervos, músculos e sangue. Devido a essa característica, as células estaminais são importantes, principalmente na aplicação terapêutica, sendo potencialmente úteis em terapias de combate a doenças cardiovasculares, neurodegenerativas, Diabetes mellitus tipo 1, acidentes vasculares cerebrais, doenças hematológicas, traumas na medula espinhal e nefropatias. O principal objetivo das pesquisas com células estaminais é usá-las para recuperar tecidos danificados por essas doenças e traumas. São encontradas em células embrionárias e em vários locais do corpo, como no cordão umbilical, na medula óssea, no sangue, no fígado, na placenta e no líquido amniótico, conforme descoberta de pesquisadores da Escola de Medicina da Universidade de Wake Forest, no estado norte-americano da Carolina do Norte, noticiada pela imprensa mundial nos primeiros dias de 2007.
A terapia com células-tronco consiste no uso de células-tronco para tratar ou prevenir uma doença ou condição médica. O transplante de medula óssea é uma modalidade de terapia celular amplamente utilizada há décadas em decorrência de sua eficácia clínica comprovada. O implante de células-tronco também tem sido investigado para fortalecer o ventrículo esquerdo do coração e recuperar o tecido miocárdico em pacientes que sofreram infarto agudo do miocárdio. Há mais de 50 anos, o transplante de células-tronco hematopoiéticas (TCTH) é empregado rotineiramente no tratamento de neoplasias hematológicas, como a leucemia e o linfoma, constituindo a principal forma de terapia celular plenamente estabelecida na prática médica. Essa intervenção baseia-se habitualmente no transplante de medula óssea, embora as células progenitoras também possam ser obtidas a partir do sangue do cordão umbilical ou por aférese do sangue periférico. Pesquisas científicas contínuas buscam viabilizar novas fontes celulares e expandir o uso de terapias com células-tronco para doenças neurodegenerativas, bem como para afecções crônicas como o diabetes mellitus e cardiopatias isquêmicas.
Vantagens potenciais
As abordagens terapêuticas baseadas em células-tronco visam mitigar sintomas e reverter danos teciduais, o que pode propiciar a redução da dependência de intervenções farmacológicas contínuas. As terapias celulares oferecem o potencial de regeneração com menor invasividade em relação a certos procedimentos cirúrgicos reconstrutivos convencionais, os quais demandam anestesia geral e envolvem riscos de infecção pós-operatória. Adicionalmente, quando as células-tronco são colhidas do próprio paciente e reimplantadas (transplante autólogo), elimina-se o risco de rejeição imunológica de tecidos alogênicos.
Desvantagens e riscos
Determinadas modalidades de transplante celular exigem regimes de imunossupressão ou condicionamento prévio (com quimioterapia ou radioterapia) para depletar a medula nativa do receptor e prevenir a rejeição mediada pelo sistema imunitário. A pluripotência de certas linhagens celulares impõe desafios técnicos consideráveis quanto ao controle do direcionamento da linhagem celular, visto que nem todas as células de uma cultura indiferenciada se diferenciam de forma homogênea in vitro, havendo risco de formação de tecidos ectópicos indesejados. Ademais, existe o risco de desenvolvimento de neoplasias e teratomas após o enxerto; a elevada plasticidade de células-tronco embrionárias, fetais e pluripotentes induzidas (iPS) correlaciona-se com potencial tumorigênico caso células indiferenciadas residuais permaneçam no inóculo.
Turismo de células-tronco
O turismo de células-tronco é uma vertente do turismo médico em que pacientes viajam a outros países ou regiões para realizar intervenções com células-tronco não aprovadas ou sem comprovação científica suficiente. Observou-se nos últimos anos a proliferação de clínicas privadas oferecendo terapias celulares não comprovadas com promessas de cura para patologias incuráveis. Tais procedimentos frequentemente carecem de dados robustos de eficácia e segurança em ensaios clínicos controlados, expondo pacientes a riscos severos de eventos adversos, como proliferações tumorais na medula espinhal, infecções graves e óbito, além de expressivo impacto financeiro. Especialistas e sociedades médicas destacam a importância de esclarecer pacientes e profissionais sobre os perigos dessas práticas comerciais desregulamentadas.
Segue-se uma lista das leis em vigor sobre a clonagem de células-tronco em alguns países:
