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Células Tronco Adultas
Hamilton da Silva Junior

Histológicos:
•Homotópico
•Heterotópico
Imunológicos:
•Autólogo
•Singênico
•Alogênico
•Xenogênico
Conceitos
Ecologia:
•Nicho
•Dinâmica de população
Genética:
•Genótipo
•Fenótipo
Divisão assimétrica
Maturação:
•Comprometimento
•Determinação
•Especificação
Senescência
Reposição
Reparo
Regeneração

Indivíduo “Perfeito”

Organização das Informações
www.biotech-adventure.okstate.edu

Programa Definido

Definição
• Capacidade de auto-renovação (divisão assimétrica)
• Capacidade de diferenciação
• Baixa Taxa de Proliferação (in situ)

Célula estromal subendosteal
Célula estromal endosteal
Divisão Assimétrica
Diferenciação!
Autorenovação!
Divisão celular assimétrica

Domínios Intracelulares

Classificação das células-tronco
Capacidade de diferenciação
Totipotente (zigoto e mórula)
capacidade de originar um novo organismo
Pluripotente
capacidade de originar todos os tipos celulares do embrião propriamente dito
Multipotente
capacidade de originar sub-tipos de células
Oligopotentes
Capacidade de originar células do próprio tecido
Unipotentes

Progenitores sistêmicos:
Células embrionárias
Medula óssea:
Células tronco hematopoiéticas
Células tronco mesenquimais
Sistema vascular
Biologia das células tronco
Progenitores teciduais:
Epiderme, Mucosas
Tecido Conjuntivo
Músculos, Tendões
Cartilagem, Osso
Sistema nervoso ...

Fontes:
CÉLULAS TRONCO ADULTAS
•reservas teciduais
•placenta - sangue de cordão umbilical
•medula óssea
•omentum
•células perivasculares

Sistema Imune

Recirculação e Endereçamento

Sistema hematopoiético
STEM CELLS: SCIENTIFIC PROGRESS AND FUTURE RESEARCH DIRECTIONS
REPORT PREPARED BY THE NATIONAL INSTITUTES OF HEALTH
Ruth Kirschstein, M.D. - Acting Director Office of Science Policy
Lana R. Skirboll, Ph.D. – Director
www.ncbi.nlm.nih.gov (freely available)

Sistema Mesenquimal e Endotelial
CD45 -
Célula
do
epiblasto
?
Progenitor
ectodérmico
Progenitor
mesodérmico
Camundongo
Lin -/lo
KDR -
Brachyury +
CD41 +
CD105 +
Progenitor
endodérmico
...
?
?
Hemangioblasto
Camundongo
Lin-/lo CD117 +
KDR +
Meso-angioblasto
Camundongo
Lin-/lo CD117 +
CD34 +
KDR +
Brachyury +
?
Tie-2 +
CD106 +
CD31 +
Precursor
mesenquimal
?
?
Precursor
endotelial
?
?
?
?
?
Pericito
Precursor
linfático
Humano
Lin -
CD133 +
VEGF-R3 +
Precursor
Hematopoiético
(LT-HSC)
CD45 +
PDMPC
humano
CD13+
CD44 +
CD73 +
CD90 +
CD105 +
HLA-II +
Lin -
CD34 -
CD31 -
CD45 -
HLA-DR -
NG-2 + PDGF--R + 3G5 + -
SMA +
? MAPC
camundongo
CD34 +
CD44 +
CD45 +
CD117 +
CD90 lo
KDR lo
Sca-1 lo
CD13 hi
SSEA-I hi
?
Stro-1 +
CD90 +
CD49lo CD54lo CD105 +
CD106 +
Lin- CD34- CD104- CD45- CD133- CD62L- medula
CD56lo HLA-DR- Camundongo
Lin-/lo CD117 +
Sca-1 +
KDR +
CD144 +
Tie-2 +
CD146 +
CD31 +
vWF +
Precusor
endotelial
Humano
Lin- CD117hi CD133 +
CD34 +
CD144 +
KDR +
CD146 +
CD31 +
vWF +
CXCR-4 +
= Totipotente!?
Lin -
MHC-II -
?
MSC
humano
camundongo
Cordão umbilical
Stro-1 +
CD13 +
CD29 +
CD33 +
CD105 +
CD166 +
HLA-I +
Lin -
CD34 -
CD14 -
CD45 -
EC
Camundongo
Lin -/lo
KDR +
CD144 +
Tie-2 +
CD146 +
CD31 +
vWF +
osteoblasto
condroblasto
CBF-1 + Col. II/IX +
adipócito
PPAR- +
2 LPL +
fibroblasto
Músculo
esquelético
Músculo
cardíaco
Músculo
liso
FGF-Rs + ?
Humano
Lin -
CD117 hi
CD133 -
CD34 +
CD144 +
KDR +
CD146 +
CD31 +
vWF +
CXCR-4 +
CBF-1 + Opn + Ocn + ALP +
reticulócito
(miofibroblasto)
tendócito
FGF-Rs + BMP-12R + Col. II +
Oligodendrócito
-SMA +
Tropomiosina +
cTn-I + cTn-T +
-MHC + -SMA +
-MHC + -
SMA + SM22 +
desmina +
CD100 + CD81 + GM-1 +

Sistema Hematopoiético
CD45 +
LT-HSC ST-HSC MPP
Lin-/lo CD117hi Sca-1hi CD90lo CD135 +
CD133 +
Lin-/lo CD117hi Sca-1hi CD90- CD135 +
camundongo camundongo camundongo
Lin -/lo
CD117 hi
Sca-1 hi
CD90 lo
CD135 -
CD133 +
VEGF-R1 +
CD31 +
humano
Lin -
CD34 +
CD38 -
CD90 +
CD133 +
CD117 -/lo
CLP
camundongo
Lin -/lo
CD117
Sca-1
CD90 lo
CD127 +
CD34 +
CD16/32 -
CMP
camundongo humano
Lin -/lo
CD117
Sca-1
CD90 lo
CD127 -
CD34 +
CD16/32 lo
Lin -
CD34 +
CD33 +
CD13 +
humano
Lin -
CD133 +
CD34 +
CD7 +
CD45RA hi
MEP
CD110 +
EPO-R +
CD127- CD34- CD16/32lo Cam + Hum
Pro-T
Pro-NK
Pro-B
Cam CD43 + B220 +
Hum CD34 + CD10 + CD45RA +
Hum CD4
Pro-DCs
+ HLA-DRloCD7-CD3- GMP
EPO-R- CD127- CD34 +/hi
CD16/32lo GM-CSFR +
CD123hi CD117 +
CD34 +
CD13 +
CD33 +
Cam. Hum.
Cam CD44 + CD117 +
Hum cCD3 + CD44 + CD7 + CD10 +
Cam CD122 + NK1.1-DX5- Hum cCD3-CD7 +
Cam CD135 + MHC-II hi CD11c +
monócito
polimorfonuclear
G-CSFR +
megacariócito
M-CSFR +
Cam CD110 + EPO-R- Hum CD110 + CD34 + CD38 + CD41 +
Reticulócito
(Eritrócito)
Cam CD110-EPO-R +
Hum CD110-EPO-R + CD71 +
Linfócito T
Cam + Hum CD3 + CD4 + /8 + TCR +
Célula NK
Cam CD3-CD16 + NK1.1 + DX5 +
Hum CD3-CD16 + CD56 +
Linfócito B
Cam + Hum CD19 + B220 + sIg
Cam
Dendrítica
linfóide
Dendrítica
mielóide
Astrócito (microglia)
Cam CD11b+CD60 + GFAP +
Hum CD14+CD60 + GFAP +
Osteoclasto
Cam + Hum CD11b + CD11c - RANK +
Macrófago
Cam CD11b + Gr-1lo/+ CD16/32 + F4/80 +
Hum CD11b + CD14 + CD64 +
Neutrófilo
Cam CD11b + Gr-1 + IgE-R + 7/4 +
Hum CD66a + IgE-R + CD35 + CD87 +
Eosinófilo
Cam IL-5R + Gr-1 + IgE-R + MMP-9 +
Hum CD14 + CD125 + IgE-R +
Basófilo
Cam CD11b+Gr-1 + IgE-R + MMCP-8 +
Hum CD14 + CD11b + IgE-R + CD203c +
Mastócito
Cam CD11b + Gr-1 + IgE-R + MMCP-4 +
Hum CD34 + CD14 + IgE-RI + CD123 +
Plaquetas
Cam + Hum CD41 +
Hemáceas
CD11c + CD11b-CD8 +
Cam
CD11c + CD11b + CD8- Hum
CD11c + HLA-DR + CD8- Hum
CD11c + HLA-DR + CD8 +
Cam Ter-119 +
Hum CD235a + CD71-/lo

O Nicho!

Ontogenia da Hematopoiese
Adaptado de Cumano et al, Oxford Press 2001

Hematopoiese Primitiva
Saco Vitelínico
•Hemáceas nucleadas:
•isoformas embrionárias de hemoglobina (, βH1 e )
•4x mais concentradas que adulta
•Megacariócitos imaturos
•Monócitos primitivos:
•Não fazem “burst” respiratório

Hematopoiese Definitiva
PAS/AGM
Sca-1
Progenitoras do YS quando cultivadas sob
estroma da AGM desenvolvem linfopotencia

Vasculogênese e Linfangiogênese
o início dos órgãos secundários

Ontogenia da Medula Óssea
o quartel general

Organização da Hematopoiese
a fonte da juventude

Biologia das células tronco

3
dias
7
dias
Subendosteal Endosteal
Compartimentos funcionais
endósteo
subendósteo

Calvi, L et al, 2003; Nilsson, S et al, 2001 e Zhang, J et al 2003

Taichman, R 2005

Hierarquia dos fatores no desenvolvimento B
Flk-2 TSLP IL-7
embrião Feto/
jovem
adulto
Tokoyoda, K et al 2004

B1
CLP
CD34 +
CD19 -
CD38 -
CD10 +
CD127 +
TdT +
CD45RA +
CXCR-4 +
Lin -
Linfopoiese B murina
CD19 +
B220 -
CD11b +
AA4.1 +
sIgM hi
CD5 +
Lin -
B2
IL-7R KO / IL-7 KO
A B C D E F Plasmócito
B220
CD43
E2A
EBF Pax5
Pre-pro-B pro-B inicial pro-B tardia Pre-B B imatura B madura
B220
CD19
CD43
HSA
DJ H
germline
Responsiva à IL-7
B220
CD19
CD43
HSA hi
BP-1
VDJ H
VpreB/5
preBCR
Ig/Ig
Seleção
positiva!?
B220
CD19
HSA
BP-1
VDJ H
VJ L
cIgM
Medula óssea+++
Timo+
B220
CD19
HSA
IgM
Seleção
Negativa!?
B220 hi
CD19
IgM
IgD

CLP A B C C-D D-E F Plasmócito
CD34 +
CD19 -
CD38 -
CD10 +
CD127 +
TdT +
CD45RA +
CXCR-4 +
Lin -
Linfopoiese B humana
Pre-pro-B pro-B pre-B I Pre-B II B imatura B naÏve
?
CD34 +
CD19 -
CD38 -
CD10 +
CD127 +
TdT +
DJ H
CD34 +
CD19 +
CD38 -
CD10 +
TdT +
DJ H
CD34 +
CD19 +
CD38 -
CD10 +
TdT +
RAG-1 +
VDJ H
VpreB/5
preBCR
CD34 -
CD19 +
CD38 -
CD10 +
TdT -
RAG-1 +/-
VpreB -
c
CD79a/b +
CD34 -
CD19 +
CD38 +
CD10 -
TdT -
CD24 hi
IgM +
CD79a/b +
CD34 -
CD19 +
CD38 +/-
CD10 +/-
TdT -
CD27 -
IgM +
IgD +
CD79a/b +
B madura
CD34 -
CD19 +
CD38 -
CD10 -
TdT -
CD24 lo
IgM +
IgD +
CD79a/b +
CD20 +
CD21 +
CD22 +
CD40 +
CD19 +
CD79a/b +
CD20 +
CD21 +
CD22 +
CD40 +
CD69 +
CD138 +

Ontogenia Tímica

Organização Tímica

Fisiologia Tímica

?
?
CLP DN1a DN1b DN1c DN1d DN1e DN2 DN3 DN4 CD8 DP
lo
Lin -
CD117 lo
Sca-1 lo
CD90 -
CD127 +
Rag-1/2
Timopoiese murina
CD44
CD117
CD45
d T?
NK
CD44
CD117
CD45
CD24 lo
CD44
CD117 lo
B
IL-7R KO
IL-7 KO
c KO
d T / NK
Pro-T Pre-T T imatura T madura
CD127-/lo CD127-/lo CD90
CD45
CD24
CD44
CD90
CD45
CD24
Responsiva à IL-7 Responsiva à IL-7
CD44
CD127
CD90
CD45
Timo
CD44
CD25
CD127
TCRd rear.
CD90
CD45
CD25
TCR
pT
Seleção
TCR rear.
preTCR
CD8 lo
CD4
CD8
CD3
TCR
Seleção
Lf T helper
SP
Lf T cytotoxic
CD4 or CD8
CD3
TCR

Timopoiese humana
CLP
CD34 +
CD19 -
CD38 -
CD10 +
CD127 +
TdT +
CD45RA +
CXCR-4 +
Lin -
DN1 DN2 DN3 DN4
ISP
CD34 +
CD38 -
CD1a -
CD117 -
Lin -
Seleção Seleção
DP
DP
CD3
Pro-T Pre-T T imatura T madura
CD34 +
CD38 +
CD1a -
CD117 +
D d
Lin -
CD34 +
CD38 +
CD1a +
DJ d
DJ
VJ
Lin -
CD34 +
CD4 +
CD38 +
CD1a +
CD3 lo
VDJ d
VJ
VDJ
VJ
CD34 +
CD4 +
CD8 +
CD38 +
CD3 -
VDJ d
VJ
VDJ
VJ
CD34 +
CD4 +
CD8 +
CD38 +
CD3 +
VDJ d
VJ
VDJ
VJ
CD4 Helper
SPs
CD8 Killer
CD4 ou CD8
CD3 +
TCR

NKpoiese

Biologia das células tronco

Biologia das células tronco
Martino et al. Nature Reviews Neuroscience 7, 395–406 (May 2006) | doi:10.1038/nrn1908

Biologia das células tronco

Biologia das células tronco
Science 1999, 283: 534-537
Turning Blood into Brain: Cells Bearing Neuronal
Antigens Generated in Vitro from Bone Marrow From Marrow to Brain: Expression of
Science 2000, 290:1779-1782
Neuronal Phenotypes in Adult Mice
Science 2000, 290:1775-1779
Mezey, E., Chandross, K.J., Harta, G., Maki, R.A., McKercher, S.R.
Nat Med 2000, 11: 1229-1234
PNAS 1999, 96: 14482-14486
Brazelton, T.R., Rossi, F.M., Keshet, G.I., Blau, H.M.
Nature 2001, 410:701-705

Biologia das células tronco
Science 2002
Nature 2003, 2004

O estímulo químico

Resposta ao estímulo/ambiente
primária 1ª passagem
osteoindução ctrl
adipogênese ctrl

Titanium
Resposta à topografia
Calcite
Calcium, carbonate, água

Porosidade 60% Porosidade 40%
Grão de HA sinterizado
Interação com o biomaterial
MCs 48hs de cultura em HA

Estratégia indutiva
CD34+ mesenquimais
21 dias

Leucemia e Hierarquia Homeótica

Leucemia e Hierarquia
Homeótica

Leucemia e Classificação Cariotípica
Ross, M et al, 2003 & Harrison, C., 2001

Leucemia e Classificação
Fenotípica
Szczepanski, T, 2003

Elabore uma figura que represente a organização das influências sobre a
diferenciação de uma célula tronco (de preferência no seu tema de pesquisa
ou interesse).
A figura deve incluir todas as forças conhecidas:
•Quimicas (citocinas, hormônios, metabólitos etc);
•Físicas (topografia e/ou estímulos mecânicos);
•Infraestrutura de suporte.
•Grupos de no máximo 4 pessoas