Reprogramação Celular. Pítia Ledur pitialedur@gmail.com

Reprogramação Celular Pítia Ledur pitialedur@gmail.com

Reprogramação Celular O que é isso? ipsc = induced pluripotent stem cells Shinya Yamanaka

Reprogramação Celular O que é isso? ipsc = induced pluripotent stem cells Células totipotentes (tecidos embrionários e extraembrionários) Células pluripotentes (tecidos embrionários mas NÃO extraembrionários) Células tronco adultas = multipotentes ou unipotentes

Aplicações das células-tronco pluripotentes 1. Terapia Celular 2. Estudos do desenvolvimento 3. Modelagem de doenças 4. Testes toxicológicos e triagem de novos medicamentos

Reprogramação Celular O que é isso? Fatores de transcrição específicos

Aplicações das ipscs 1. Terapia Celular 2. Estudos do desenvolvimento 3. Modelagem de doenças 4. Testes toxicológicos e triagem de novos medicamento

Reprogramação Celular Aplicações e desafios

Reprogramação Celular Histórico SCNT = somatic cell nuclear transfer 1 Conclusões: - Genoma permanece totipotente - Modificações epigenéticas reversíveis 1950 1997

Reprogramação Celular Histórico Linhagens pluripotentes estabelecimento e cultivo 2

Linhagens pluripotentes estabelecimento e cultivo ECCs Somatic Cell Hybrid

Linhagens pluripotentes estabelecimento e cultivo - Oct4

Linhagens pluripotentes estabelecimento e cultivo Massa Celular Interna Conclusões: -Dominância de fatores de pluripotência -Células pluripotentes podem ser geradas experimentalmente Células Tronco Embrionárias (cultura in vitro)

Reprogramação Celular Histórico Fatores de transcrição linhagem-específicos 3 Conclusões: - Um tipo celular pode ser transformado em outro por meio da expressão ectópica de fatores de transcrição Molecular Biology of the Cell. 4th edition. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. New York: Garland Science; 2002.

E então... Como o Yamanaka realizou a reprogramação celular? Quais fatores ele utilizou, e como os escolheu?

Reprogramação Celular O que é isso?

Reprogramação Celular O que é isso?

24 genes candidatos relacionados à pluripotência e proliferação 1. Ecat1 2. Dppa5 (Esg1) 3. Fbxo15 4. Nanog 5. ERas 6. Dnmt3l 7. Ecat8 8. Gdf3 9. Sox15 10.Dppa4 11.Dppa2 12.Fthl17 13. Sall4 14. Oct3/4 (Pou5f1) 15. Sox2 16. Rex1 (Zfp42) 17. Utf1 18. Tcl1 19. Dppa3 (Stella) 20. Klf4 21. β-catenin 22. C-Myc 23. Stat3 24. Grb2

24 genes candidatos relacionados à pluripotência e proliferação

oct4 sox2 klf4 c-myc

Mas -Estas ipscs expressavam baixos níveis de diversos genes chave para a pluripotência quando comparadas com ESCs -Apresentavam desmetilação incompleta de promotores de genes reguladores de ESCs, como oct4 -Pareciam estar apenas PARCIALMENTE REPROGRAMADAS

Endogenous pluripotency genes show incomplete demethylation and reactivation

Reprogramação Celular O que é isso?

Reprogramação Celular O que é isso?

Reprogramação Celular Fatores Fatores de Yamanaka Fatores de Thomson C-MYC

Reprogramação Celular Fatores Fatores de Yamanaka Fatores de Thomson C-MYC KLF4

Klf4 p53 Nanog

Reprogramação Celular Fatores Fatores de Yamanaka Fatores de Thomson C-MYC KLF4 OCT4 SOX2

Reprogramação Celular Fatores Fatores de Yamanaka Fatores de Thomson C-MYC KLF4 OCT4 SOX2 NANOG

Reprogramação Celular Fatores Fatores de Yamanaka Fatores de Thomson C-MYC KLF4 OCT4 SOX2 NANOG LIN28

mirnas:

LIN28

Reprogramação Celular Fatores

Reprogramação Celular Fatores

Reprogramação Celular Metodologias: Critérios de pluripotência 1. Morfologia

2. Coloração por fosfatase alcalina

3. Expressão de marcadores de pluripotência WB

4. Formação de teratomas Tecido Neural (ectoderme) Cartilagem (mesoderme) Epitélio intestinal (endoderme)

5. Desenvolvimento de quimeras

Reprogramação Celular Limitações Baixa eficiência, alto custo, processo lento, variabilidade de protocolos

-1 0 3-6 14-30 ES medium + LIF Feeder layer

Reprogramação Celular Limitações

Reprogramação Celular Fatores: Metodologias

Reprogramação Celular Fatores: Metodologias

Reprogramação Celular Fatores: Metodologias

Reprogramação Celular Limitações Alterações Reprogramação epigenética incompleta

Reprogramação Celular Limitações Aberrações cromossômicas

Reprogramação Celular Limitações mutagênese insercional

Reprogramação Celular Fatores adicionais: p53 Perda de p53 contribui com o aumento na reprogramação por meio de diferentes respostas: Inibição de senescência e morte celular Acelera a progressão do ciclo celular Possível redundância funcional entre super expressão de c-myc e perda de p53

Reprogramação Celular Fatores adicionais: p53

Reprogramação Celular Fatores adicionais: mirnas Família let-7: bloqueia a reprogramação interfere com a ativação de c-myc, lin28 e Sall4 mir-294: ativa a reprogramação ativa c-myc, lin28 e Sall4 Inibição de let-7 e ativação de mir-294 substituem a expressão exógena de c-myc durante a reprogramação.

Reprogramação Celular Fatores adicionais: mirnas Sox2 Oct4 Nanog Intensificadores de auto-renovação: mir-290-295 (mir-372/373) mir-302 Intensificadores de diferenciação: mir-145 Let-7 mir-200

Reprogramação Celular Fatores adicionais: p53 e mirnas

Reprogramação Celular Fatores adicionais: p53 e mirnas Mantém a capacidade proliferativa da cél, e a célula c/ p53 pode responder de forma equilibrada resposta proliferativa vs. resposta apoptótica à indução de c-myc p53 mir-145 F.Y. Bom alvo p/ interferência, pq mantém a sinalização por p53, imp. p/ a supressão tumoral, sob controle. Silenciamento de mir-145 pode aumentar a eficiência de reprogramação s/ interromper a maquinaria de reparo ao DNA Reduz o crescimento celular

Reprogramação Celular Fatores adicionais Inibição de HDACs por ácido valpróico ou butirato

Reprogramação Celular e Câncer Vias de indução de pluripotência estão ligadas ao câncer P53 regula a indução de câncer mediada por oncogene tb regula a formação de ipscs. Myc reativação

Reprogramação Celular e Câncer Trabalhos recentes: expressão aberrante de oct4 induziu tumores em camundongos; Sox2 foi identificado como oncogene em pacientes com câncer de pulmão CSCs são enriquecidas em genes associados a ESCs. Formação de tumores (teratomas) é um dos critérios para avaliar indução de pluripotência

Reprogramação Celular e Câncer

Reprogramação Celular e Câncer * Indicíos do envolvimento de reprogramação na etiologia do câncer: pelo menos dois dos YF, c-myc e Klf4, também são oncogenes, e genes supressores tumorais, como a p53, bloqueiam o processo de reprogramação (Krizhanovsky and Lowe 2009). A expressão transitória destes genes seria suficiente para a reprogramação e possível indução do fenótipo tumoral (Lenz 2010).

Reprogramação Celular e Câncer * Pluripotência e tumorigênese são intricadamente ligados. É necessário preservar o potencial pluripotente e a autorenovação, mas ao mesmo tempo eliminar a tumorigenicidade (Knoepfler 2009). O grande desafio é a dissociação entre estes dois potenciais.

Reprogramação Celular Outros problemas

Agradecimentos

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