Em experimentos de prova de conceito, os cientistas da Johns Hopkins Medicine dizem ter cultivado com sucesso células-tronco musculares humanas capazes de se renovar e reparar danos no tecido muscular em camundongos, potencialmente avançando nos esforços para tratar lesões musculares e distúrbios de perda muscular em pessoas.
Um relatório sobre os experimentos foi publicado em 7 de abril na Célula Célula Tronco.
Para fazer as células-tronco auto-renováveis, os cientistas começaram com células da pele humana cultivadas em laboratório que foram geneticamente reprogramadas para um estado mais primitivo no qual as células têm o potencial de se tornar quase qualquer tipo de célula no corpo. Nesse ponto, as células são conhecidas como células-tronco pluripotentes induzidas (IPS) e são misturadas com uma solução de fatores de crescimento celular padrão e nutrientes que as estimulam a se diferenciar em tipos específicos de células.
No laboratório, os cientistas há muito conseguem transformar células IPS em vários tipos de células, incluindo células da pele e do cérebro. O que tem sido muito mais difícil, dizem os pesquisadores, é a capacidade de transformar as células IPS em células-tronco auto-renováveis para um determinado órgão.
A equipe de pesquisa, liderada por Gabsang Lee, Ph.D., DVM, professor de neurologia e membro do Instituto de Engenharia Celular da Johns Hopkins Medicine, persuadiu as células IPS a se transformarem em células-tronco musculares usando um caldo rico em nutrientes. Mais estudos estão planejados, diz Lee, para examinar a receita mais a fundo e determinar quais ingredientes podem ser a chave para a produção das células-tronco musculares.
Lee é co-fundador da Vita Therapeutics Inc., uma empresa de engenharia celular com sede em Baltimore, Maryland, que espera levar ao mercado tratamentos com células-tronco musculares para distúrbios de perda de massa muscular, incluindo a distrofia muscular. Ele adverte que tais terapias com células-tronco ainda não estão disponíveis.
Em experimentos de prova de conceito com camundongos, a equipe de pesquisa procurou determinar para onde as células recém-desenvolvidas migrariam em animais vivos e se poderiam reparar tecidos danificados.
A equipe relatou que, quando injetaram as células-tronco musculares nos músculos do camundongo, as células se moveram para uma área dos músculos conhecida como nicho, onde outras células-tronco musculares naturais são normalmente encontradas, e permaneceram lá por mais de quatro meses.
A equipe de pesquisa então usou dois métodos diferentes para determinar se as células-tronco musculares reparariam o tecido danificado.
Em um método, os pesquisadores transplantaram as células-tronco musculares em camundongos geneticamente modificados e criados sem um sistema imunológico para evitar a rejeição das células transplantadas. Eles então expuseram os animais a uma toxina que degrada os músculos e à radiação para eliminar as células-tronco musculares já existentes no camundongo.
No local da toxina e do dano da radiação no tecido muscular, os pesquisadores descobriram que as células-tronco do músculo humano transplantadas se desenvolveram em mioblastos, um tipo de célula de construção muscular que repara os danos ao se fundir e desenvolver as microfibras que caracterizam o músculo normal. Eles também descobriram que algumas das células-tronco musculares humanas transplantadas migram para o nicho e se comportam como células-tronco musculares encontradas naturalmente no camundongo.
Em um segundo conjunto de experimentos, os pesquisadores transplantaram as células-tronco musculares em camundongos geneticamente modificados com uma mutação no gene da distrofina, que resulta na distrofia muscular de Duchenne, um distúrbio de perda de massa muscular em camundongos e humanos.
Os pesquisadores descobriram que as células-tronco musculares transplantadas viajaram para a área do nicho muscular. Ao longo de vários meses, os testes mostraram que os ratos transplantados foram capazes de correr duas vezes mais em mini esteiras do que os ratos não tratados, uma medida de força muscular.
“Essas células-tronco musculares poderiam ser desenvolvidas como tratamentos para muitos tipos de distúrbios musculares”, diz Lee.
A equipe de pesquisa planeja estudar o uso das células em modelos de camundongos de outras condições relacionadas ao músculo para seu uso potencial em medicina esportiva, trauma e perda muscular relacionada à idade.
Apoio para esta pesquisa foi fornecido pelo National Institutes of Health (R01NS093213, R01-AR076390, K01-AR074048, R01AR070751), o Maryland Stem Cell Research Fund, o Maryland Stem Cell Fellowship, Vita Therapeutics, a Muscular Dystrophy Association, o Peter and Carmen Lucia Buck Foundation, o Predoctoral Fellowship da American Heart Association, um Prêmio de Desenvolvimento de Carreira da American Heart Association, um Prêmio de Investigador Estabelecido da American Heart Association e subsídios da National Research Foundation of Korea.
Sob um contrato de licença entre a Vita Therapeutics e a Universidade Johns Hopkins, Lee, Kathryn R. Wagner e a Universidade têm direito a distribuições de royalties relacionadas à tecnologia descrita no estudo discutido aqui. A Vita Therapeutics forneceu suporte parcial para este estudo. Lee, Wagner e Peter Andersen são cofundadores da Vita Therapeutics e possuem participação acionária na empresa.
Outros cientistas que contribuíram para a pesquisa incluem Sunny (Congshan) Sun, Suraj Kannan, In Young Choi, HoTae Lim, Hao Zhang, Grace Chen, Nancy Zhang, Seong-Hyun Park, Carlo Serra, Shama Iyer, Thomas Lloyd, Chulan Kwon e Peter Andersen da Johns Hopkins; Richard Lovering da Escola de Medicina da Universidade de Maryland (agora no National Institutes of Health); Su Bin Lim da Escola de Medicina da Universidade Ajou na Coreia do Sul; e Congshan Sun e Kathryn Wagner, ex-Johns Hopkins e Kennedy Krieger Institute e agora na Vita Therapeutics e F. Hoffman La-Roche Inc., respectivamente.