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Journal of Translational Medicine volume 20, Número do artigo: 421 (2022) Citar este artigo

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Atualmente, não há terapia regenerativa para pacientes com distúrbios neurológicos e neurodegenerativos. As terapias celulares surgiram como um tratamento potencial para inúmeras doenças cerebrais. Apesar dos recentes avanços na tecnologia de células-tronco, grandes preocupações foram levantadas em relação à viabilidade e segurança de terapias celulares para aplicações clínicas.

Geramos células progenitoras neurais (NPCs) compatíveis com boas práticas de fabricação (GMP) a partir de células-tronco pluripotentes induzidas por transgenes e xeno-free (iPSCs) que podem ser facilmente adaptadas para aplicações clínicas. Os NPCs foram caracterizados in vitro quanto ao seu potencial de diferenciação e in vivo após o transplante em camundongos de tipo selvagem, bem como em camundongos imunossuprimidos geneticamente.

Os NPCs gerados tinham uma expressão genética estável em pelo menos 15 passagens e podiam ser dimensionados para até 1018 células por 106 células inicialmente semeadas. Após a retirada dos fatores de crescimento in vitro, as células adaptaram um destino neural e se diferenciaram principalmente em neurônios ativos. Para garantir uma população NPC pura para aplicações in vivo, reduzimos o risco de contaminação de iPSC aplicando a tecnologia de micro troca de RNA como um ponto de verificação de segurança. Usando a transdução lentiviral com uma construção de repórter duplo fluorescente e bioluminescente, combinada com imagens bioluminescentes in vivo não invasivas, rastreamos longitudinalmente as células enxertadas em camundongos saudáveis ​​de tipo selvagem e imunossuprimidos geneticamente, bem como em um modelo de camundongo de acidente vascular cerebral isquêmico. A caracterização aprofundada de longo prazo revelou que os NPCs transplantados têm a capacidade de sobreviver e se diferenciar espontaneamente em neurônios funcionais e maduros ao longo de um mês, enquanto nenhuma célula pluripotente residual foi detectada.

Descrevemos a geração de NPCs livres de transgenes e xeno. Este protocolo de diferenciação simples combinado com a capacidade de rastreamento celular in vivo apresenta uma ferramenta valiosa para desenvolver terapias celulares seguras e eficazes para várias lesões cerebrais.

As doenças neurodegenerativas e outras lesões cerebrais representam um enorme fardo pessoal e econômico [1]. A terapia baseada em células é considerada um paradigma de tratamento emergente que tem o potencial de regenerar tecidos danificados e restaurar a função cerebral. Embora a segurança e a viabilidade da administração de diferentes tipos de terapias com células-tronco pareçam razoavelmente comprovadas, sua eficácia permanece incerta devido a resultados conflitantes em ensaios clínicos [2]. Uma limitação importante em uma configuração clínica é a escolha de uma fonte de células confiável e escalável, pois a dosagem de até 1 bilhão de células pode ser necessária para um único transplante [3]. A maioria dos ensaios clínicos depende do uso de células-tronco mesenquimais primárias (MSCs) devido à sua presença onipresente no corpo adulto. No entanto, MSCs têm grandes desvantagens no que diz respeito à heterogeneidade, escalabilidade e potencial de diferenciação, especialmente em tipos de células da linhagem neural. Desenvolvimentos recentes na tecnologia de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSC) facilitaram a geração infinita de células progenitoras neurais (NPCs), uma fonte de células mais homogênea para regeneração cerebral por meio de substituição celular, neuroproteção e/ou imunomodulação [4].

Ao avançar a tecnologia iPSC para a realidade clínica, surgiram desafios em relação à presença de transgenes após a reprogramação, fatores xenogênicos em meios de cultura e o risco de formação de teratoma a partir de células indiferenciadas em receptores de enxerto [5].

O uso do vetor do vírus RNA Sendai não integrativo permitiu a reprogramação livre de vetores e sequências transgênicas [6]. Além disso, protocolos aprimorados para diferenciação e cultura de NPC permitiram a propagação em meios definidos, omitindo fatores xenogênicos [7]. O risco de formação de teratoma pode ser reduzido pela aplicação de protocolos de diferenciação altamente eficientes e/ou técnicas de purificação eficazes, como a tecnologia RNA Switch para eliminar especificamente resíduos pluripotentes de culturas [8, 9]. Esta técnica é baseada na presença de micro RNA específico da célula (miRNA), que pode ser usado para enriquecer ou eliminar um tipo específico de célula de uma cultura celular. Esses avanços aumentaram a segurança e a viabilidade de NPCs para aplicações pré-clínicas e clínicas in vivo. No entanto, ainda há pouca compreensão da cinética espaço-temporal, capacidades de sobrevivência e fenótipo de diferenciação de células transplantadas em um sistema in vivo que precisam ser respondidas antes de traduzir as terapias celulares em aplicações clínicas padrão.