Controle da diferenciação celular

No dia 16 de junho os resultados de uma pesquisa com células–tronco foram apresentados na reunião anual da Sociedade Internacional para Pesquisa de Células-Tronco (ISSCR). O objetivo do estudo foi o de mostrar como o controle sistemático do ambiente onde essas células estão imersas pode, no decorrer do seu desenvolvimento, auxilar no direcionamento do processo de diferenciação.

As células–tronco são células que possuem três características que as diferenciam das demais: elas são não especializadas, sem diferenciação e em certas condições fisiológias e experimentais, podem ser induzidas a tornarem–se células com funções especiais. E foi baseada nessa última característica que os pesquisadores do National Science Foundation e do National Institutes of Health, desenvolveram seus experimentos com células–tronco.

Em entrevista ao Science Daily, o pesquisador do Instituto de Bioengenharia e Biociências da Geórgia, EUA, Todd McDevitt, comentou que as equipes de cientistas vêm desenvolvendo várias plataformas que permitem conduzir estudos com diferentes tipos de células-tronco para determinar se um tipo de célula-tronco supera outros tipos para certa aplicação.  

Vários métodos de laboratório são usados para estimular o crescimento de células – tronco em agregados conhecidos como “corpos embrióides” durante a diferenciação. Eles são corpos esféricos com grande quantidade de células em avançado estágio de diferenciação, oriundas do cultivo in vitro de células-tronco embrionárias. Para que ocorra a diferenciação a tipos celulares específicos, como músculo esquelético, cardíaco, neurônios dentre outros, eles devem ser subcultivados com fatores de crescimento e citocinas especificas por tempo determinado.

Nesse estudo, foram incorporadas partículas de biomaterial diretamente dentro desses agregados durante a sua formação. Os cientistas introduziram micropartículas de gelatina, copolímero poli(L- ácido láctico-co-ácido glicólico) ou agarose, e testaram seu impacto no conjunto,  comunicação intercelular e morfogênese, sobre o agregado de células–tronco  sob diferentes condições, variando a razão da quantidade de microesferas por célula e o tamanho das microesferas.

A partir desses experimentos, os pesquisadores descobriram que a presença de biomateriais por si só podem modular a diferenciação dos corpos embrióides, além disso, a presença dessas partículas não afetou a viabilidade celular. Quando comparado com outros métodos de fornecimento de fatores de diferenciação,  o uso de micropartículas induz mudanças em genes e no padrão de expressão de proteínas dos agregados.

Outra descoberta feita pelos cientistas, a partir do uso das micropartículas magnéticas nos corpos embrióides durante a sua formação, é a de que eles poderiam usar um ímã para controlar a localização espacial de uma agregado e o seu agrupamento com outros agregados.  Durante os experimentos, a permanência dos ímãs dentro dos agregados não afetou negativamente a viabilidade ou a diferenciação das células.

Foi demonstrado através de outros experimentos que a modulação das condições hidrodinâmicas pode direcionar a morfologia da  formação dos agregados celulares e controlar a expressão de marcadores celulares de diferenciação fenotípica.

Os pesquisadores acreditam que as tecnologias capazes de serem integradas em sistemas de bioprocessamento, serão a melhor escolha para a fabricação de grandes lotes de células-tronco e que futuramente, o desenvolvimento de técnicas em multi-escala que combinam diferentes níveis de controle, local e global, para regular a diferenciação de células estaminais, pode ajudar a utilizar as células-tronco em terapias clínicas viáveis.