A equipe de Kim está na vanguarda da investigação de terapia personalizada baseada em células-tronco para DP. Ele desenvolveu uma maneira inovadora, altamente eficiente e segura de reprogramar as próprias células dos pacientes para se tornarem células dopaminérgicas do mesencéfalo em funcionamento - as células cuja perda causa principalmente a doença. Essas células, que produzem o neurotransmissor dopamina, ocupam uma área específica na substância negra do cérebro e se projetam no estriado dorsal, formando a chamada via nigrastriatal. Esta é a principal via neuronal que controla o movimento humano, com a interrupção que leva aos tremores, rigidez, mudanças de marcha e dificuldade em iniciar movimentos que caracterizam a DP.
O método de Kim supera as limitações de outras terapias de células estaminais para DP. Ele usa as próprias células dos pacientes, derivadas de sua pele e transformadas em células de células pluripotentes induzidas (células iPS) - células que se comportam como células-tronco embrionárias, na medida em que podem desenvolver-se praticamente em qualquer tipo de célula. A estratégia elimina não apenas a possibilidade de rejeição imune, mas também as questões éticas ligadas à pesquisa de células estaminais embrionárias. Baseia-se em métodos não-virais e sem pegada para reprogramar as células da pele (como métodos baseados em proteínas ou em plasmídeos) em vez do sistema de entrega viral padrão que corre o risco de interromper o DNA cromossômico dos pacientes e cancelar o supressor de tumor genes ou ativando causas causadoras de câncer.
Finalmente, seu método remove todas as células "indiferenciadas" restantes - aquelas que ainda não se tornaram um tipo de célula específico - antes do transplante, proibindo assim a formação de tumores. O grupo de Kim acrescentou este importante passo quando descobriram que várias moléculas pequenas, incluindo a quercetina de compostos naturais, matam seletivamente células estaminais indiferenciadas. Eles fazem isso visando o gene de sobrevivência (BIRC5), que é especificamente abundante em células indiferenciadas.
"Em termos de terapia celular, o critério mais importante é a segurança", disse Kim. "Temos agora um protocolo robusto e otimizado para terapia celular autóloga baseada em células iPS. Muitos estudos mostraram que a formação de tumor após o transplante é diretamente proporcional à quantidade de células não diferenciadas. Nosso método os remove completamente. E usando um método não-viral para reprogramar as células iPS, podemos manter a integridade genética das células ".
O papel da dopamina na doença de Parkinson
Kim estuda a biologia molecular dos sistemas neuronais da dopamina há mais de 25 anos, 18 deles no McLean. Sua pesquisa no hospital se concentra no desenvolvimento e manutenção dos próprios neurônios. "O que faz com que o neurônio da dopamina se torne um neurônio dopaminérgico?", Disse ele, descrevendo-o como a pergunta ardente que queria abordar. "O que há de errado com neurônios dopaminérgicos no caso da doença?"
Passar para pesquisa de células-tronco para responder a essas questões foi uma progressão natural. As células-tronco são essencialmente uma tábua rasa: elas podem dar origem, através do processo de diferenciação, a qualquer tipo de célula especializada, por exemplo, um coração, fígado ou célula muscular, dependendo de como os genes das células estaminais interagem com o físico e condições químicas em seu ambiente.
Kim decidiu encontrar o que transformaria as células-tronco nas células específicas da dopamina que degeneram nos neurônios DP-mesencéfalo (mDA) do mesencéfalo na substância negra. Ele inicialmente usou células-tronco embrionárias de ratos para gerar neurônios mDA e transplantou-os para o cérebro de ratos ou ratos projetados para ter traços de DP.
"Podemos ver que este transplante teve o potencial de resgatar o defeito da função motora nos animais", disse Kim. "Mas, ao mesmo tempo, houve algumas limitações muito significativas na medida em que alguns dos animais desenvolveram tumores e a diferenciação para as células mDA não foi muito eficiente". Em 2009, ele deslocou sua atenção para as células iPS humanas geradas a partir de células da pele humana. O uso de um método de proteína direta para administrar os genes que desencadeiam a transformação eliminou o risco de interromper o DNA cromossômico das células, mas o processo foi lento e as células produzidas de iPS variaram em sua capacidade de se diferenciar em neurônios de mDA.
Recentemente, Kim e seus colegas descobriram um mecanismo fundamental subjacente à mudança nas propriedades metabólicas que acompanha a reprogramação das células da pele. A descoberta permitiu desenvolver um novo método de reprogramação, para o qual estão aguardando uma patente.
"Com base no nosso novo método, podemos fazer células iPS com uma eficiência muito maior, e eles mostram muito menos variação", disse Kim. "Eles são quase padronizados em sua capacidade de se diferenciar em neurônios mDA".
Otimizando o protocolo de diferenciação
Diferenciar células iPS em tipos de células particulares é complicado, mas o laboratório de Kim percorreu um longo caminho para fazê-lo, passando inúmeras horas curvadas sobre placas de petri investigando quais sinais transformá-los em neurônios funcionais de mDA. Uma dessas tecnologias de diferenciação foi recentemente licenciada para a empresa de células-tronco Cellular Dynamics, com sede em Madison, Wisconsin, e o próprio protocolo está com patente pendente.
"O meu laboratório continua a otimizar o protocolo de diferenciação, porque se você pensa sobre o desenvolvimento do cérebro, talvez haja dezenas ou mesmo centenas de sinais diferentes que ocorram de forma específica do tempo, de forma específica ao gradiente, de forma combinatória para conduzir linhagens neuronais específicas ", disse Kim. "Temos agora um protocolo efetivo que pode produzir grandes proporções de neurônios de mDA".
O desafio atual é testar os neurônios mDA humanos em um modelo animal para determinar o melhor estágio para o transplante e quantos transplantes para reverter os efeitos de Parkinson. Para isso, Kim e seus colegas estão usando o popular modelo de rato de lesão 6-OHDA. Os pesquisadores injetaram o 6-OHDA químico, que mata os neurônios da dopamina, em um lado da via nigrastriatal, causando uma lesão e interrompendo a função dopaminérgica.
Comportamentalmente, após administração de apomorfina, o rato girará para o lado da lesão, já que os movimentos serão agora conduzidos pelo lado intacto. Eles então injetaram os novos neurônios da MDA no lado da lesão, e esperam três a quatro meses para que o transplante "tire" e os novos neurônios cresçam e faça medições computadorizadas da recuperação da rotação do rato. Mais tarde eles sacrificam os animais para analisar a extensão do crescimento neuronal em seus cérebros e como esse crescimento se relaciona com a eliminação de sintomas.
"Com toda essa análise, podemos encontrar os cálculos mais precisos para condições reais de transplante", disse Kim. "Minha esperança é que, em um futuro não muito distante, estaremos preparados para executar um ensaio clínico humano". Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Maclean Hospital.
Desnecessário dizer, como todos sabemos, métodos de reabilitação do Parkinson com células-tronco, não são homologados oficiamente, ver AQUI. Matéria postada para fins de informação.
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