Células-tronco e
Diferenciação celular
Nathalie Cella 21/05/2020
Departamento de Biologia Celular e do Desenvolvimento
Instituto de Ciências Biomédicas – USP ncella@usp.br
Célula-tronco
O que é uma célula-tronco?
Célula-tronco
Auto-renovação
Células especializada
ex célula muscular, neurônio
Diferenciação (especialização)
1 célula-tronco
Autorenovação – mantem o
pool de células-tronco
4 células especializadas
Diferenciação – repõe células mortas ou danificadas ao longo da vida
Por que auto-renovação E diferenciação?
1 célula-tronco
zigoto células-tronco embrionárias AUTO-RENOVAÇÃO DIFERENCIAÇÃO células-tronco Multipotentes
Hierarquia das Células-Tronco
❑ 1. Células-tronco embrionárias – células retiradas de um embrião no início da embriogênese que são mantidas em laboratório;
❑ 2. Células-tronco pluripotentes induzidas ou células tronco “reprogramadas” (iPSCs) – são semelhantes às células-tronco embrionárias. São obtidas de células adultas submetidas a uma técnica descrita em 2006;
❑ 3. Células-tronco teciduais (ou células-tronco adultas) Tissue stem cells –são encontradas no nosso corpo durante toda a nossa vida.
BLASTOCISTO
https://www.eurostemcell.org/
MASSA CELULAR INTERNA
TROFECTODERME
Células-tronco embrionárias dão origem a teratocarcinomas
neurons Células-tronco embrionárias Células-tronco embrionárias skin blood liver https://www.eurostemcell.org/
Há três tipos de células-tronco
• 1. Células-tronco embrionárias – células retiradas de um embrião no início da embriogênese que são mantidas em laboratório;
• 2. Células-tronco pluripotentes induzidas ou células tronco “reprogramadas” (iPSCs) – são
semelhantes às células-tronco embrionárias. São obtidas de células adultas submetidas a uma técnica descrita em 2006;
• 3. Células-tronco teciduais (ou células-tronco adultas) Tissue stem cells –são encontradas no nosso corpo durante toda a nossa vida.
Células-tronco pluripotentes induzidas (iPS)
célula de adulto
‘reprogramação genética’
Células iPS
Comporta-se como uma célula-tronco embrionária
Todos os tipos
de células especializadas células iPS em cultura
diferenciação
Aplicação e importância das iPSC
1. Gerar iPSC derivadas de células de pacientes para estudar a patologia 2. Utilizar terapia gênica em células iPSC para tratar doenças
3. Gerar células progenitoras a partir de células iPSC derivadas de pacientes para propósito de transplantes, evitando assim a rejeição
4. Utilizar células diferenciadas a partir de iPSC de pacientes para screening de drogas
Há três tipos de células-tronco
• 1. Células-tronco embrionárias – células retiradas de um embrião no início da embriogênese que são mantidas em laboratório;
• 2. Células-tronco pluripotentes induzidas ou células tronco “reprogramadas” (iPSCs) – são
semelhantes às células-tronco embrionárias. São obtidas de células adultas submetidas a uma técnica descrita em 2006;
• 3. Células-tronco teciduais (ou células-tronco adultas) – são encontradas no nosso corpo durante toda a nossa vida.
muscles
skin
surface of the eye brain
breast intestines (gut) bone marrow testicles https://www.eurostemcell.org/ Células-tronco adultas
• Renovação tecidual pelo desgaste ou injúrias
Como as células-tronco se dividem?
O que determina o DESTINO da célula-tronco?
manter-se quiescente? proliferar?
As células-tronco podem dividir-se simétrica ou assimetricamente Diferenciação simétrica ou Autorenovação simétrica
Célula progenitoraCélula progenitora
células precursoras
oligodendrócito
O Nicho da Célula-Tronco
O Nicho da Célula-Tronco
O Nicho da Célula-Tronco
Orientação do fuso mitótico pode definir o destino da célula
Orientação do fuso mitótico pode definir o destino da célula
Divisão assimétrica continua a dar origem a
outras células do sistema nervoso
Caenorhabditis elegans núcleo
Células-tronco e
Diferenciação celular
Nathalie Cella 21/05/2020
Departamento de Biologia Celular e do Desenvolvimento
Instituto de Ciências Biomédicas – USP ncella@usp.br
Equivalência genômica
Dogma Central da Biologia
A diferenciação celular ocorre por que as células passam a expressar genes diferentes (expressão gênica
Modos de regular um gene ou uma proteína que determinam como uma célula se diferencia
• Alterações na cromatina • Transcrição gênica
• Processamento de RNA (splicing, meia-vida) • Síntese proteica (taxa de síntese)
• Meia-vida de proteínas
• Modificações pós-traducionais
• Localização subcelular (moléculas podem estar restritas espacialmente na célula)
TRANSCRIÇÃO
EXONS INTRONS
PROMOTOR
PROCESSAMENTO
Regulação da cromatina
Cromossomos condensados
Cromossomos condensados
Cromossomos descondensados
Embriões que não expressam Dnmt1 (DNA metiltrasferase I)
Embriões deficientes em DNA metiltransferase NÃO apresentam diferenciação entre massa celular interna e trofectoderme
Ng Rk et al 2008. Epigenetic restriction of embryonic cell lineage fate by methylation of Elf5. Nat Cell Biol., 10: 1280-1290
Portanto esse evento de diferenciação depende da METILAÇÃO de genes
Cromatina descondensada permite acesso ao DNA
Cromatina descondensada permite acesso ao DNA
Cromatina descondensada permite acesso ao DNA
Cromatina descondensada permite acesso ao DNA
Expressão gênica diferencial de um gene hipotético
ERRATA
No vídeo eu disse que os fatores em azul são os círculos azuis, eu errei.
Os fatores de transcrição diferencialmente expressos no cérebro (ii) e nos
membros (iii) são os
quadrados e triângulos em azuis (cérebro) e verdes (membro)
Isso de fato acontece com o promotor de pax6 -um regulador MESTRE (master regulator)
Rede regulatória de genes
Embrião de ouriço-do-mar 24h após a fertilização
Hox11/13b
foxa
Para saber mais: https://sophia.smith.edu/blog/barresilab/devidetorials/#stem-cell-basics Capítulos 3 e 5 https://sophia.smith.edu/blog/barresilab/devidetorials/#differential-gene-expression Nathalie ncella@usp.br Cap 22 Cap 23 SÓ EM PDF SÓ EM PDF
