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Title: Análise da estabilidade genética de células-tronco mesenquimais humanas
Authors: Cornélio, Déborah Afonso
Keywords: células - tronco mesenquimais humanas;cordão umbilical;titânio;análise do micronúcleo
Issue Date: 13-Apr-2012
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: CORNÉLIO, Déborah Afonso. Análise da estabilidade genética de células-tronco mesenquimais humanas. 2012. 174 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia Industrial; Biotecnologia em Agropecuária; Biotecnologia em Recursos Naturais; Biotecn) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2012.
Portuguese Abstract: Células mesenquimais estromais multipotentes, também conhecidas como células-tronco mesenquimais humanas (CTMH), são células multipotentes utilizadas em várias pesquisas de terapia celular, pois apresentam a capacidade de se diferenciar em múltiplas e diferentes linhagens, têm grande capacidade de autorrenovação e de expansão in vitro, excelentes propriedades imunossupressoras e são capazes de secretar moléculas bioativas que exercem efeitos tróficos. O cordão umbilical é uma fonte de CTMH cuja extração não necessita de um procedimento invasivo, além de não envolver controvérsias éticas, políticas e religiosas. Um dos problemas que envolvem linhagens de CTMH de diferentes fontes é a possibilidade de ocorrência de alterações cromossômicas e instabilidade genética, que podem aparecer durante a expansão in vitro. Além disso, as CTMH de um dos cordões apresentaram uma alteração cromossômica constitucional: inversão paracêntrica no braço curto do cromossomo 3, cariótipo: 46,XY,inv(3)(p13p25~26). Em 3p25-26, estão localizados vários genes de grande importância biológica, como genes envolvidos com o reparo de DNA e outros responsáveis pelo desenvolvimento de tumores. O titânio é um dos materiais mais utilizado para fabricação de implantes ortopédicos e dentários, e é considerado um excelente biomaterial, entretanto, as partículas derivadas de próteses acumulam-se nos tecidos periprostéticos e na medula óssea local, disseminam-se para linfonodos, fígado e baço. As implicações biológicas em longo prazo da disseminação sistêmica de partículas de metais e seus efeitos cito e genotóxicos não estão bem caracterizados. Neste trabalho investigamos a estabilidade genética de CTMH isoladas da veia do cordão umbilical durante a expansão in vitro, após a criopreservação, e em diferentes condições de cultivo, na presença e na ausência de titânio, antes e após o aparecimento de células senescentes no cultivo. As células foram isoladas, expandidas, diferenciadas em osteoblastos, adipócitos e condroblastos e analisadas com citometria de fluxo para comprovar que são células-tronco mesenquimais. As CTMH foram tratadas com diferentes doses/ tempo de exposição à micropartículas de titânio. A avaliação da estabilidade genética das CTMH foi realizada através da análise do cariótipo, de hibridação in situ por fluorescência (FISH) e da análise do micronúcleo e outras alterações nucleares (CBMN). Ficou estabelecido que as CTMH foram capazes de internalizar as micropartículas de titânio, mas as células mantém sua capacidade de proliferação, diferenciação e preservam os mesmos marcadores de membrana. Além disso, demonstrou-se que existe um aumento na instabilidade genética com o decorrer do tempo de expansão in vitro, e esta instabilidade foi maior na presença de grande concentração de micropartículas de titânio que induzem estresse oxidativo. É necessário sempre avaliar os riscos/ benefícios da utilização do titânio na terapia tecidual envolvendo CTMH, considerando a biossegurança da utilização da regeneração óssea guiada que utiliza CTMH e titânio. Mesmo não se utilizando o titânio, é importante que o uso terapêutico de tais células seja baseado em análises que garantam a qualidade, segurança e estabilidade celular, com a padronização de programas de controle de qualidade adequados. Como conclusão, sugere-se que a análise citogenética, FISH e a análise do micronúcleo e outras alterações nucleares sejam realizadas nas CTMH antes de implantar num paciente, sejam elas cultivadas por longo tempo ou não
Abstract: Human multipotent mesenchymal stromal cells (MSCs), also known as mesenchymal stem cells, have become an important and attractive therapeutic tool since they are easily isolated and cultured, have in vitro expansion potential, substantial plasticity and secrete bioactive molecules that exert trophic effects. The human umbilical cord as a cell source for cell therapy will help to avoid several ethical, political, religious and technical issues. One of the main issues with SC lines from different sources, mainly those of embryonic origin, is the possibility of chromosomal alterations and genomic instability during in vitro expansion. Cells isolated from one umbilical cord exhibited a rare balanced paracentric inversion, likely a cytogenetic constitutional alteration, karyotype: 46,XY,inv(3)(p13p25~26). Important genes related to cancer predisposition and others involved in DNA repair are located in 3p25~26. Titanium is an excellent biomaterial for bone-implant integration; however, the use can result in the generation of particulate debris that can accumulate in the tissues adjacent to the prosthesis, in the local bone marrow, in the lymph nodes, liver and spleen. Subsequently may elicit important biological responses that aren´t well studied. In this work, we have studied the genetic stability of MSC isolated from the umbilical cord vein during in vitro expansion, after the cryopreservation, and under different concentrations and time of exposition to titanium microparticles. Cells were isolated, in vitro expanded, demonstrated capacity for osteogenic, adipogenic and chondrogenic differentiation and were evaluated using flow cytometry, so they met the minimum requirements for characterization as MSCs. The cells were expanded under different concentrations and time of exposition to titanium microparticles. The genetic stability of MSCs was assessed by cytogenetic analysis, fluorescence in situ hybridization (FISH) and analysis of micronucleus and other nuclear alterations (CBMN). The cells were able to internalize the titanium microparticles, but MSCs preserve their morphology, differentiation capacity and surface marker expression profiles. Furthermore, there was an increase in the genomic instability after long time of in vitro expansion, and this instability was greater when cells were exposed to high doses of titanium microparticles that induced oxidative stress. It is necessary always assess the risks/ benefits of using titanium in tissue therapy involving MSCs, considering the biosafety of the use of bone regeneration using titanium and MSCs. Even without using titanium, it is important that the therapeutic use of such cells is based on analyzes that ensure quality, security and cellular stability, with the standardization of quality control programs appropriate. In conclusion, it is suggested that cytogenetic analysis, FISH analysis and the micronucleus and other nuclear alterations are carried out in CTMH before implanting in a patient
URI: http://repositorio.ufrn.br:8080/jspui/handle/123456789/12640
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