Pesquisadores de Bonn estabelecem método eficiente e econômico para gerar células endoteliais a partir de células-tronco
A camada mais interna dos vasos sanguíneos é formada por células endoteliais, que por sua vez desempenham um papel no desenvolvimento de doenças do sistema cardiovascular. Células endoteliais humanas são, portanto, necessárias para a investigação “in vitro” das causas dessas doenças. Pesquisadores do Hospital Universitário de Bonn (UKB) e da Universidade de Bonn agora estabeleceram uma maneira altamente eficiente, econômica e reprodutível de gerar células endoteliais funcionais a partir de células-tronco pluripotentes induzidas humanas (hiPSCs) para testes em placas de cultura de células. Os resultados do estudo foram publicados no periódico ” Cardiovascular Research”.
As células endoteliais revestem o interior dos vasos sanguíneos. Elas realizam uma série de tarefas no corpo humano, como regular a pressão arterial e a coagulação do sangue. Elas também desempenham um papel no desenvolvimento de doenças do sistema cardiovascular. As células endoteliais humanas são necessárias para estudar a base dessas doenças “in vitro”, ou seja, fora do corpo humano. “As células-tronco pluripotentes induzidas humanas (hiPSCs) são uma abordagem promissora para isso. Como ainda não estão comprometidas com um tipo específico de tecido, elas têm o potencial de se diferenciar em muitos tipos diferentes de células – incluindo células endoteliais”, diz o co-correspondente e autor sênior Prof. Bernd K. Fleischmann, Diretor do Instituto de Fisiologia I do UKB e membro do Cluster of Excellence ImmunoSensation2 e da Área de Pesquisa Transdisciplinar (TRA) “Vida e Saúde” da Universidade de Bonn.
Várias estratégias de diferenciação para hiPSCs em células endoteliais já foram desenvolvidas no passado. Uma das abordagens mais eficientes até o momento é baseada no uso de diferentes fatores de crescimento em combinação com uma etapa de purificação para enriquecer as células endoteliais geradas com sucesso. Em outra abordagem, os chamados fatores de transcrição são ativados especificamente para controlar a conversão de hiPSCs em células endoteliais. Recentemente, uma equipe de pesquisa internacional liderada por George Church da Harvard Medical School em Boston (EUA) e Volker Busskamp do UKB identificou o fator de transcrição “ETS variante fator de transcrição 2”, abreviado ETV2, como um importante impulsionador neste processo. Além disso, a equipe desenvolveu uma linha hiPSC na qual o fator de transcrição ETV2 pode ser ativado especificamente pela adição do antibiótico doxiciclina. Este tipo particular de célula-tronco é chamado de “PGP1 ETV2 iso2”.
Rota rápida, econômica e reprodutível para células endoteliais humanas
O grupo de pesquisa da Dra. Sarah Rieck do Instituto de Fisiologia I, juntamente com Kritika Sharma da equipe do Prof. Volker Busskamp na clínica de Oftalmologia UKB, melhorou o protocolo de diferenciação para a linha PGP1-ETV2-iso2 (protocolo ETV2) e o comparou com a estratégia usando fatores de crescimento. “Conseguimos mostrar que o protocolo ETV2 que melhoramos é mais eficiente e econômico do que o protocolo com fatores de crescimento”, diz a co-correspondente e primeira autora Dra. Sarah Rieck, que também conduz pesquisas na Universidade de Bonn. Isso ocorre porque ele fornece células endoteliais mais rapidamente, requer menos aditivos para o meio de cultura e não requer uma etapa de purificação adicional. Além disso, o processo é altamente reprodutível e pode ser facilmente transferido para outras linhas hiPSC. As células resultantes não são contaminadas com outros tipos de células e também são estáveis por períodos de cultivo mais longos. Elas produzem proteínas características de células endoteliais e também mostram propriedades funcionais típicas de células endoteliais. Modificando o protocolo de diferenciação, também é possível obter preferencialmente células endoteliais com características arteriais ou venosas.
Embora sejam semelhantes às células endoteliais diferenciadas com o protocolo do fator de crescimento, há evidências de que as células endoteliais do protocolo ETV2 têm um grau de maturidade ligeiramente maior. “Comparado às células endoteliais humanas da veia umbilical, no entanto, ambos os tipos de células endoteliais derivadas de hiPSC não são totalmente desenvolvidas, o que provavelmente se deve à falta de influências externas, como a ausência de fluxo sanguíneo”, diz o coautor Prof. Busskamp, chefe do grupo de pesquisa “Doenças Neurodegenerativas da Retina” no UKB e membro do Cluster of Excellence ImmunoSensation2 e da Área de Pesquisa Transdisciplinar (TRA) “Vida e Saúde” na Universidade de Bonn.
Para o futuro, os pesquisadores de Bonn assumem que a linha PGP1 ETV2 iso2 e as células endoteliais geradas a partir dela serão usadas para modelar e estudar doenças da vasculatura humana nas quais o endotélio está envolvido na placa de cultura de células. Esta questão científica está sendo pesquisada por Rieck e Prof. Fleischmann no projeto C01 no DFG Collaborative Research Center Transregio (TRR) 259 “Doenças da Aorta”. As células endoteliais também podem ser usadas em pesquisa de organoides para desenvolver organoides com um sistema vascular. “Além disso, também estamos interessados em quais métodos de cultivo aumentam o ‘grau de maturidade’ das células endoteliais após a diferenciação, para que seu perfil corresponda mais de perto ao das células endoteliais adultas”, diz o Dr. Rieck.