Em biologia celular , uma célula-tronco é uma célula indiferenciada capaz tanto de gerar células especializadas por diferenciação celular quanto de ser mantida no organismo por divisão simétrica ou assimétrica . As células-tronco estão presentes em todos os seres vivos multicelulares . Eles desempenham um papel central no desenvolvimento dos organismos, bem como na manutenção de sua integridade ao longo da vida.
O estudo de células-tronco animais é um campo de pesquisa muito ativo, em particular por causa de suas aplicações na medicina . Recentemente, esse campo de estudos sofreu rápida expansão com o desenvolvimento de técnicas que permitem a geração, em cultura , de células- tronco pluripotentes a partir de qualquer célula do corpo, essas células-tronco se diz serem induzidas . No entanto, as células-tronco também estão presentes em outras formas de vida multicelular, como nos meristemas das plantas .
As células-tronco podem ser distinguidas de acordo com seu potencial de diferenciação:
Para pesquisas científicas ou médicas, as células-tronco humanas (e mais geralmente de mamíferos) também podem ser classificadas de acordo com sua origem: embrionária, fetal ou adulta.
As equipes de James Alexander Thomson nos Estados Unidos (em blastocistos humanos) e Shinya Yamanaka no Japão (células de camundongo) tiveram sucesso em 2007 na desdiferenciação de células adultas em células-tronco embrionárias por transformação genética. Isso poderia representar um avanço importante, pois permitiria a pesquisa com células-tronco embrionárias sem a utilização de embriões para esse fim.
Em 2007, o professor Yamanaka (Universidade de Kyoto) conseguiu produzir células-tronco a partir de células somáticas adultas, introduzindo fatores de transcrição nas células somáticas. Um dos problemas, que era o uso de um oncogene c-myc , foi abordado um ano depois pela mesma equipe. Essas células podem, sob a ação de certos fatores (também oncogênicos ), se diferenciar em vários tipos de tecidos, e espera-se, em um futuro próximo, serem capazes de usar células-tronco para tratar doenças cerebrais como o mal de Alzheimer .
Também chamadas de "células ES" (do inglês tronco embrionário , "tronco embrionário"), são células-tronco pluripotentes presentes no embrião logo após a fertilização até o chamado estágio de desenvolvimento de blastocisto , onde ainda constituem a massa celular interna (a outras células do blastocisto são as células do trofectoderma ).
Essas células são a fonte de todos os tecidos do corpo adulto e, portanto, são pluripotentes . Eles podem ser isolados e cultivados in vitro em um estado indiferenciado. Em condições precisas de cultura (suspensão, fatores de crescimento particulares, etc.), sua diferenciação pode ser orientada para um determinado tipo de célula (neurônios, melanócitos, células musculares, células sanguíneas, etc.).
Células-tronco embrionárias foram isoladas e cultivadas em camundongos a partir do início da década de 1980 e possibilitaram o desenvolvimento da técnica de invalidação gênica por recombinação homóloga (ou knock-out ) que permite, após a reintrodução dessas células mutadas em embrião receptor e cruzamentos, até obter camundongos homozigotos para uma mutação em um determinado gene.
Na prática, eles são retirados das células da massa interna do blastocisto (um embrião com menos de 150 células), o que requer a destruição do embrião. Eles podem ser obtidos a partir de embriões supranumerários congelados, resultantes da fertilização in vitro , ou por clonagem (por transferência do núcleo de uma célula para um óvulo previamente privado de seu próprio).
Essas células podem permitir o desenvolvimento de uma terapia celular para muitas patologias degenerativas (por exemplo, regeneração de neurônios dopaminérgicos danificados na doença de Parkinson após a reintrodução no cérebro, reparo de tecido muscular cardíaco danificado após um infarto, etc.) Consulte Célula-tronco (medicamento) .
Uma célula-tronco fetal é um tipo de célula-tronco multipotente de origem fetal . Eles podem ser retirados de fetos resultantes de interrupção voluntária da gravidez . As células-tronco fetais têm a particularidade de já estarem orientadas para um determinado tipo de célula.
As células-tronco adultas são células indiferenciadas encontradas nos tecidos que são predominantemente compostos por células diferenciadas na maioria dos tecidos e órgãos adultos. Geralmente são células multipotentes. Eles são capazes de dar origem a diferentes linhagens celulares de um determinado tecido . Eles são a base para a renovação natural do tecido e seu reparo após a lesão.
Elas são chamadas de " somáticas " (do grego σωμα sōma = corpo), em oposição às células germinativas , e podem ser encontradas não apenas em adultos, mas também em crianças e até mesmo no cordão umbilical .
As células-tronco muitas vezes são capazes de realizar dois tipos de divisão celular : um, clássico, diz-se simétrico (a célula se divide em 2 células-tronco) e um assimétrico, que por um lado dá um progenitor, uma célula mais diferenciada e, por outro lado, uma célula-tronco. Assim, é o uso da divisão simétrica que permite a uma população-tronco manter seu número mais ou menos constante durante a produção de células diferenciadas.
Existem duas etapas na criação de uma célula diferenciada:
Podemos, assim, distinguir três fases durante a formação de um tecido diferenciado:
Entre a primeira fase (proliferação sem diferenciações) e a terceira (diferenciações sem proliferação), a fase intermediária é muito flexível, permitindo períodos de maturação mais ou menos longos, diferentes dependendo das linhagens celulares.
As células-tronco existem ao longo da vida do organismo, mas podemos distinguir, em mamíferos em particular, células- tronco embrionárias e células -tronco adultas.
As células-tronco embrionárias são as células centrais do desenvolvimento, uma vez que irão gerar gradualmente todas as outras células do corpo, graças a estágios de diferenciação e proliferação finamente orquestrados para criar um indivíduo multicelular viável.
As células-tronco adultas são muito mais raras, pois uma vez que o desenvolvimento está completo, a necessidade de proliferar pode se tornar perigosa . As células-tronco, portanto, persistem em pequenos lugares em cada tecido ; esses nichos têm mecanismos de manutenção complexos e são regulados para produzir apenas as células necessárias para manter um organismo funcional.
Essas células-tronco são menos "pluripotentes" do que as que constituem o embrião: elas só podem produzir células específicas para seu tecido. Por exemplo, em mamíferos adultos, as células-tronco hematopoiéticas regeneram continuamente as células do sangue . Existem também células-tronco intestinais, bem como células-tronco neurais . Eles estão presentes apenas em duas regiões distintas do cérebro: o hipocampo e a zona subventricular (a área que faz fronteira com os ventrículos laterais ).
A presença de células-tronco pode servir a diferentes mecanismos dependendo do tecido:
Em 1981 , células-tronco embrionárias foram identificadas em camundongos por Martin Evans , Kaufman e Martin, e em 1998 em humanos pelas equipes do americano James Alexander Thomson , Joseph Itskovitz-Eldor e do israelense Benjamin Reubinoff. Em 2000 , este último transformou as células ES em neurônios.
Em 2006, células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) foram descobertas independentemente por Shinya Yamanaka e James Alexander Thomson . Essas células iPS são células maduras que, portanto, possibilitam o nascimento de todos os tipos de células no corpo. Essa técnica também envolve reprogramação genética em laboratório. Além disso, a manipulação genética torna possível obter essas linhas de células sem destruir embriões. Esta descoberta foi premiada com o Prêmio Nobel de Medicina em 2012 por Shinya Yamanaka.
Existem vários tipos de técnicas para a obtenção de células-tronco pluripotentes:
Na medicina , as células-tronco animais e humanas têm sido objeto de muitas pesquisas desde a década de 1990 , com a esperança de regenerar tecidos , ou mesmo criá-los do zero, e idealmente reconstruir órgãos ( terapia celular ) da mesma forma que as opozonas , inventadas por Auguste Lumière . Essas vantagens potenciais deram origem a experimentos de clonagem terapêutica para controlar sua produção em grande número.
O primeiro medicamento feito a partir de células-tronco é aprovado emMaio de 2012pelas autoridades canadenses. Este é o Prochymal , uma preparação obtida a partir de células- tronco mesenquimais adultas .