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Por que as células-tronco injetadas no músculo se transformam em células musculares?

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Neste artigo publicado no Science Daily, os pesquisadores injetaram células-tronco derivadas do teratoma em camundongos com distrofia muscular, e as células-tronco regeneraram 80% do músculo perdido. Mas qual é o mecanismo que faz com que se tornem células musculares, em vez de qualquer outro tipo de célula?

Eu teria que assumir que algum tipo de sinalização celular é responsável por essa diferenciação direcionada em células musculares, então o que é? Pode ser reproduzido em vitro?


Olhando para o próprio artigo, descobrimos que eles prepararam as células-tronco para terem propriedades miogênicas (específicas do músculo). Eles primeiro injetaram células-tronco nos músculos irradiados (que mata as células-tronco musculares) de camundongos com deficiência imunológica. Isso resultou no crescimento do tumor (teratoma - um tumor derivado de células-tronco, onde diferentes tipos de tecidos são formados espontaneamente. Crescer em um ambiente muscular aumenta a chance de formação de tecido muscular). As células tumorais, que expressam marcadores específicos do músculo, foram isoladas de outros tecidos e então utilizadas para a regeneração de um músculo lesado.

Em seus teratomas, eles verificaram a existência de células que expressam integrina α7 e molécula de adesão celular vascular-1 (VCAM-1), que são marcadores expressos em células satélites (células-tronco musculares). Esses fatores foram expressos em cerca de 10% da fração que não apresentava nenhum marcador hematopoiético e endotelial (ou seja: havia muitos outros tecidos formados também). Eles também mostraram expressão de Pax3 e Pax7, que são fatores de transcrição específicos do músculo, importantes para a diferenciação de progenitores miogênicos. Essas células, portanto, já eram células específicas do músculo antes de serem transplantadas para regeneração.

Os pesquisadores, de fato, em vitro e na Vivo experimentos de diferenciação. Para em vitro diferenciação eles submeteram suas células que expressam marcadores musculares a um meio miogênico. Isso imita o ambiente muscular e permite a sinalização de diferenciação celular. Aqui está um protocolo de exemplo de como isso pode ser feito. Em seguida, eles transplantaram suas células-tronco musculares para um músculo e também conseguiram diferenciar na Vivo e regenerar o músculo lesionado.

Todo o processo de diferenciação de células-tronco pluripotentes para células musculares pode ser realizado em vitro, mas parece ser complicado (1,2). Fatores de meio ou ativação genética de fatores de transcrição podem ativar diferentes etapas na cascata de diferenciação.


& # 8216Células-tronco & # 8217 Injeções: Opção emergente para o alívio da dor nas articulações?

Você está sofrendo de dores crônicas nas articulações? Nesse caso, você deve ter ouvido falar sobre as injeções de “células-tronco” e pode querer perguntar ao seu médico se essas injeções são adequadas para você. Se você deseja evitar a via cirúrgica de reparar um joelho danificado ou tratar um ombro artrítico, novas injeções baseadas em células estão se tornando disponíveis e podem lhe dar o alívio de que você precisa. No entanto, este é um campo dinâmico e várias questões permanecem sem resposta.

A Cleveland Clinic é um centro médico acadêmico sem fins lucrativos. Anunciar em nosso site ajuda a apoiar nossa missão. Não endossamos produtos ou serviços que não sejam da Cleveland Clinic. Política

O que são células-tronco?

As células-tronco são tipos especiais de células com a capacidade de se multiplicar e se auto-renovar. Eles também têm o potencial de se replicar em tipos de células especializadas, formando potencialmente qualquer tecido em seu corpo. Em outras palavras, eles podem se tornar uma célula de cartilagem, uma célula muscular ou uma célula nervosa, diz o cirurgião ortopédico Anthony Miniaci, MD.

“Eles têm uma tremenda capacidade de diferenciar e formar diferentes tecidos, de modo que é o pensamento por trás da regeneração da cartilagem, regeneração das células nervosas e cura de quaisquer tecidos lesados”, diz ele.

Existem várias fontes de células-tronco adultas encontradas em seu corpo, incluindo medula óssea ou gordura, embora você também possa receber células-tronco de fontes de doadores, diz o Dr. Miniaci.

“No entanto, o termo & # 8216 células-tronco & # 8217 é frequentemente usado em demasia em ortopedia de forma ampla e inadequada para incluir todos os tipos de tratamento com células não caracterizadas e minimamente manipuladas e até mesmo terapias que não contêm células-tronco, & # 8221 explica o cirurgião ortopédico Nicolas Piuzzi, MD.

Como funciona o tratamento baseado em células

A equipe de tratamento coleta células de sua medula óssea ou gordura, ou usa células de doadores. Mais tarde, sua equipe de tratamento injeta as células precisamente em sua articulação, ligamento ou tendão.

Teoricamente, as células quando administradas ajustarão a inflamação e / ou então se dividirão e se duplicarão e se desenvolverão em diferentes tipos de células, dependendo do local em que foram injetadas.

No entanto, para pacientes com perda grave de cartilagem ou nenhuma cartilagem, é improvável que uma injeção baseada em células crie uma nova articulação, diz o Dr. Miniaci.

“A perda severa de cartilagem geralmente leva à erosão óssea ou deformidade óssea, então uma injeção baseada em células é altamente improvável em termos de reverter essas mudanças”, diz ele.

No entanto, pode melhorar os sintomas de dor e inchaço.

& # 8220 Quanto mais cedo você puder tratar a dor nas articulações de alguém, maiores serão as chances de funcionar, tornando-a menos dolorosa para o paciente, menos inflamada e melhorando sua função ”, diz ele.

Riscos

Até o momento, não houve nenhum evento adverso importante relatado associado a terapias baseadas em células em ortopedia.

O principal risco de uma injeção baseada em células está provavelmente na colheita das células. Por exemplo, ao retirar as células da medula óssea, a equipe de tratamento insere uma agulha na pélvis e remove algumas células da medula óssea e sangue.

“No entanto, o risco de ter uma complicação durante ou após a aspiração da medula óssea em ortopedia é mínimo”, diz o Dr. Piuzzi.

“Se você está retirando células da gordura, pode removê-las sob a pele”, diz o Dr. Miniaci. & # 8220Para considerar, sempre que você fizer incisões ou inserir instrumentos pontiagudos no corpo de um paciente, ele pode ter problemas, como contrair uma infecção. ”

O tratamento está na infância

Embora o uso de injeções baseadas em células para tratar dores nas articulações seja muito promissor, os drs. Miniaci e Piuzzi alertam que essa opção de tratamento ainda é muito nova. Os pesquisadores precisam estudar sua segurança e determinar se são eficazes ou não.

“Não temos provas que indiquem que as injeções baseadas em células realmente reparem a articulação”, diz o Dr. Miniaci.

Ele explica que se você tem cartilagem ou dano ósseo, as células-tronco podem se diferenciar e produzir osso e cartilagem e outros tecidos. Então, teoricamente, eles poderiam curar o tecido danificado dentro de um músculo, tendão, osso ou cartilagem.

“Essa é a teoria por trás disso, mas esse tipo de tratamento e pesquisa está apenas começando”, diz ele.

& # 8220Nós realmente não sabemos o que é & # 8217s eficaz, o que & # 8217s não é eficaz, quantas células são necessárias, quantas injeções reais você precisa e com que freqüência, & # 8221 diz ele. & # 8220 Ninguém sabe se funciona bem ou se ainda está funcionando. Mas iremos eventualmente. ”

Curiosamente, o Dr. Miniaci descobriu que alguns pacientes podem ter melhora em seus sintomas com injeções baseadas em células. Mas ele ainda não viu nenhuma prova de que eles estão crescendo novamente ou regenerando uma junta.

“Muitas pessoas pensam que vão entrar com a articulação artrítica e sair com uma versão mais recente da articulação do joelho. Isso não acontece, & # 8221 diz ele.

& # 8220O que ocorre é uma reação biológica que torna o ambiente em suas articulações um pouco mais saudável, o que provavelmente o torna menos inflamado e, como resultado, causa menos dor. ”

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Distrofia muscular: como as células-tronco podem ajudar?

A distrofia muscular é uma doença debilitante que tem muitas formas diferentes. Cerca de 1 em cada 3.500 meninos em todo o mundo nasce com a forma mais comum da doença, a distrofia muscular de Duchenne. Como a pesquisa com células-tronco pode levar a novos tratamentos?

O que nós sabemos? & # x25BC

As distrofias musculares são um grupo de doenças genéticas que causam fraqueza e declínio progressivo do coração e dos músculos esqueléticos.

Pessoas com distrofia muscular de Duchenne (DMD) carecem de uma proteína chamada distrofina, o que torna seus músculos facilmente danificados. O dano muscular pode levar à inflamação que causa mais danos ao tecido muscular.

Normalmente, as células-tronco musculares, chamadas de "células-satélite", criam células mioblásticas que reparam as fibras musculares danificadas. No entanto, as células satélite em pacientes com DMD lutam para produzir mioblastos suficientes e rapidamente se esgotam.

O que os pesquisadores estão investigando? & # x25BC

Os pesquisadores estão investigando muitos detalhes sobre as células satélites e as causas dos danos musculares, bem como tratamentos que ajudam a reduzir os danos musculares, como os tratamentos antiinflamatórios.

Estudos estão examinando maneiras de preservar e possivelmente restaurar a função muscular por meio do transplante de células produtoras de distrofina em pacientes. Essas células podem ser células de doadores saudáveis ​​ou células do próprio paciente que foram geneticamente modificadas.

As células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) estão sendo estudadas como uma opção para fazer um grande número de células com genes de distrofina saudáveis.

Quais são os desafios? & # x25BC

Um grande desafio para os tratamentos que usam transplantes de células de doadores é o potencial de rejeição do transplante pelo sistema imunológico de um paciente. O tratamento de pacientes com suas próprias células (células geneticamente modificadas ou iPSCs) pode superar em grande parte a rejeição do transplante, mas apresenta outros riscos.

Outro grande desafio é o enxerto: a maioria dos músculos de um paciente está enfraquecida e precisa de tratamento. Distribuir células uniformemente aos músculos de todo o corpo é um grande desafio para o tratamento de terapia celular. Atualmente, as terapias celulares também apresentam uma taxa de sucesso relativamente baixa devido à relação inevitavelmente baixa entre células saudáveis ​​(ou geneticamente corrigidas) e células doentes residentes.

As distrofias musculares são um grupo de doenças genéticas que afetam os músculos esqueléticos e, frequentemente, também o músculo cardíaco. Os sintomas incluem fraqueza muscular e perda muscular progressiva. A distrofia muscular de Duchenne (DMD) é a forma mais comum e muito grave da doença. É causada por uma falha genética que impede a produção de uma proteína chamada distrofina. Sem distrofina, os músculos são frágeis e facilmente danificados. Com o tempo, tantos danos se acumulam que o corpo não consegue repará-los e os músculos se esgotam, causando incapacidade progressiva nos pacientes.

A maior parte do músculo é formada por feixes de fibras musculares, células longas contendo muitos núcleos, mas os músculos também contêm muitos outros tipos de células, incluindo células-tronco. As células-tronco são parte do sistema de reparo embutido no corpo. Eles podem gerar células progenitoras e também fazer cópias de si mesmos. Os músculos esqueléticos contêm um tipo de célula-tronco denominada células-satélite. Quando as fibras musculares são danificadas, elas enviam sinais químicos às células satélites, instruindo-as a formar novas fibras musculares ou a se fundir com as existentes para reparar o dano. Ao mesmo tempo, algumas células-satélite se copiam para garantir que haja células-tronco suficientes para continuar a reparar e substituir as fibras musculares no futuro.

Os cientistas acreditam que, como os músculos são constantemente danificados no DMD, a carga de reparo colocada nas células satélites é tão grande que elas ficam exaustas e perdem a capacidade de se copiar. As células satélites são essenciais para o reparo muscular, portanto, à medida que o número dessas células diminui, o músculo se torna cada vez menos capaz de se reparar. Em vez disso, as fibras musculares danificadas são substituídas por células de gordura e tecido cicatricial, enfraquecendo o músculo até que ele não possa mais funcionar de maneira eficaz.

Atualmente não há cura definitiva para a DMD. Os tratamentos visam fortalecer os músculos dos pacientes e reduzir alguns dos sintomas da doença. Os esteróides são usados ​​rotineiramente para diminuir a perda de massa muscular, mas eles têm muitos efeitos colaterais, incluindo o enfraquecimento dos ossos que leva à osteoporose, hipertensão e crescimento retardado. A fisioterapia pode ajudar parcialmente a manter a força e flexibilidade muscular. Os pesquisadores esperam que, no futuro, eles possam reparar ou substituir as fibras musculares danificadas usando diferentes estratégias, incluindo o transplante de células produtoras de distrofina para restaurar ou pelo menos preservar a função muscular.

Existem vários tipos diferentes de células-tronco que os cientistas acham que podem ser usadas de maneiras diferentes para desenvolver tratamentos para a distrofia muscular. As principais abordagens baseadas em células-tronco atualmente investigadas são:

  1. Produzindo fibras musculares saudáveis: Os cientistas esperam que, se as células-tronco sem o defeito genético que causa a DMD puderem ser administradas aos músculos dos pacientes, elas podem gerar fibras musculares funcionais para substituir as danificadas do paciente.
  2. Reduzindo a inflamação: Na distrofia muscular, os músculos danificados tornam-se muito inflamados. Essa inflamação acelera a degeneração muscular. Os cientistas acreditam que certos tipos de células-tronco podem liberar substâncias químicas que reduzem a inflamação, retardando o progresso da doença.

Ao lado das células-tronco, outras estratégias terapêuticas, como terapia gênica ou drogas de pequenas moléculas para reparar o gene danificado, estão sendo testadas em pacientes e em modelos pré-clínicos. As terapias futuras provavelmente usarão uma combinação de mais de uma dessas abordagens. Os cientistas também estão estudando o papel das células-tronco na manutenção e reparo de músculos saudáveis, a fim de entender com mais detalhes o que há de errado na distrofia muscular e como o problema pode ser corrigido.

Muitas pesquisas atuais estão focadas no desenvolvimento de maneiras de restaurar a produção da proteína distrofina ausente nos músculos de pacientes com DMD.

Mioblastos
Os mioblastos são um tipo de célula formada a partir de células satélites após o nascimento. Os mioblastos se fundem para formar fibras musculares. Quando injetados nos músculos de camundongos com lesão muscular semelhante à causada por DMD, os mioblastos de camundongos doadores saudáveis ​​se fundem com as fibras musculares doentes e restauram parcialmente a produção de distrofina. No entanto, os ensaios clínicos demonstraram que os transplantes de mioblastos não são eficazes para tratar músculos muito grandes em humanos. Apenas alguns dos mioblastos transplantados sobrevivem quando injetados nos músculos distróficos e, se derivados de um doador, são atacados pelas células imunológicas e inflamatórias do corpo, causando rejeição.

Existem também problemas práticos: embora os mioblastos possam eventualmente ser úteis como parte de tratamentos para tipos de distrofia muscular que afetam apenas uma área pequena e específica do músculo do corpo (como mostrado recentemente para distrofia muscular óculo-farinégica, OPMD), a DMD afeta a maioria dos músculos do corpo. Isso torna extremamente desafiador tratar com injeções intramusculares, pois as células não se movem para longe do local das injeções, portanto, muitos milhares de injeções seriam necessárias. Obter o grande número de células que seriam necessárias para o transplante e, em seguida, distribuí-las a todos os músculos do corpo seria extremamente desafiador. Como alternativa, para tratar todos os músculos, as células precisariam ser injetadas na corrente sanguínea para serem transportadas pelo corpo. Os mioblastos não podem ser administrados dessa forma porque não podem atravessar as paredes dos vasos sanguíneos e, portanto, não podem viajar do sangue para os músculos circundantes.

Mesoangioblastos
Os mesoangioblastos (MABs) são um tipo de célula "progenitora". Os MABs são encontrados nas paredes dos vasos sanguíneos. Os pesquisadores demonstraram que as células mesoangioblásticas saudáveis ​​podem formar fibras musculares produtoras de distrofina em cães e camundongos com distrofia muscular. A extensão em que essa formação de novas fibras reverteu a perda de massa muscular variou entre os animais individualmente. É importante ressaltar que os MABs podem atravessar as paredes dos vasos sanguíneos para que possam ser administrados a todos os músculos do corpo, injetando-os na corrente sanguínea arterial.

Um ensaio clínico inicial de fase 1/2 foi concluído com 5 pacientes na Itália. Este estudo mostrou que MABs de doadores saudáveis ​​são seguros para uso como tratamento para crianças com DMD, sob um regime de imunossupressão, mas tinham eficiência mínima (isso estava em parte relacionado ao estágio avançado da condição nos pacientes envolvidos no estudo ) Os pesquisadores agora estão otimizando os procedimentos de transplante, passando a usar células dos próprios pacientes, após a correção genética em laboratório para produzir distrofina normal. Os resultados não estarão disponíveis por vários anos. No futuro, pacientes mais jovens serão tratados (agora que a segurança do procedimento está estabelecida) para que as células musculares remanescentes ainda não tenham sido exauridas pela progressão da doença

Células-tronco pluripotentes induzidas (células iPS)
As células iPS podem ser feitas em laboratório a partir de praticamente qualquer célula do corpo e são pluripotentes - isso significa que podem produzir qualquer célula do corpo. Recentemente, pesquisadores descobriram como transformar células iPS, originalmente cultivadas a partir de células da pele de pacientes, em células que se comportam como MABs saudáveis. Quando essas células semelhantes ao MAB foram injetadas em camundongos com distrofia muscular, os camundongos ganharam força muscular, puderam se exercitar por mais tempo e produziram proteínas musculares normais. Este foi um estudo muito inicial e ainda são necessárias muitas pesquisas para estabelecer se esse tipo de tratamento seria seguro e eficaz em humanos. No entanto, esta pesquisa sugere que células semelhantes a MAB cultivadas a partir de células iPS podem ser promissoras como uma forma de tratar diferentes tipos de distrofia muscular. Uma vez que as células iPS podem se copiar indefinidamente, um número ilimitado de células semelhantes ao MAB poderia potencialmente ser cultivado a partir das células da própria pele de um paciente e distribuídas na corrente sanguínea. Essas células seriam mais fáceis de crescer em laboratório e podem ter menos probabilidade de serem rejeitadas pelo sistema imunológico do paciente do que as células do doador.

Possível via para terapia celular para distrofia muscular: As células semelhantes a mesoangioblastos (MAB) podem ser feitas a partir de células iPS. As células semelhantes ao MAB foram transplantadas em camundongos em um estudo recente, com alguns resultados positivos. Mais pesquisas são necessárias para descobrir se a estratégia pode levar a tratamentos para os pacientes.

Na distrofia muscular, tanto as células musculares danificadas quanto as células do sistema imunológico produzem substâncias químicas inflamatórias. Esses produtos químicos matam as células musculares e tornam o ambiente muscular hostil para que novas células musculares não possam crescer e sobreviver. Os cientistas acreditam que podem reduzir a perda de massa muscular em pacientes, diminuindo a inflamação muscular. Os esteróides são usados ​​atualmente para fazer isso, mas os pesquisadores estão procurando soluções alternativas. Esses incluem:

Tratamentos medicamentosos
Os pesquisadores estão investigando drogas alternativas antiinflamatórias ou promotoras do crescimento muscular para tratar a distrofia muscular. Muitos ensaios clínicos estão em andamento com um grande número de moléculas, mas resultados conclusivos não estão disponíveis no momento. Algumas novas moléculas como o PTC124 (que funciona para reparar o defeito do gene) obtiveram autorização de mercado na Europa, mas, novamente, os resultados não são conclusivos. Uma situação semelhante ocorre com pequenas moléculas (oligonucleotídeos) que fazem com que a maquinaria celular pule a mutação que impede a síntese de distrofina (salto de exon).

Atualmente, não há terapias baseadas em células-tronco para distrofia muscular. A pesquisa forneceu alguns caminhos interessantes para tratamentos futuros potencialmente eficazes. Ainda é necessário muito trabalho para determinar se esses tratamentos serão seguros e eficazes em humanos. Os principais desafios que os cientistas ainda precisam enfrentar são:


Células-tronco: definições, características e reconhecimento

As células-tronco adultas são definidas por duas funções principais: autorrenovação e diferenciação multilinha. As células-tronco são funcionalmente responsáveis ​​pelo desenvolvimento e regeneração de tecidos e órgãos. Sinais de desenvolvimento, tanto bioquímicos quanto biomecânicos, desencadeiam a ação proliferativa das células-tronco no início do desenvolvimento. No entanto, conforme tentamos colher e utilizar células-tronco adultas, é necessário compreender os sinais específicos que a célula necessita para ser direcionada ao longo de um caminho desejado. No entanto, neste ponto, estamos limitados a uma compreensão mais descritiva de seu comportamento.

A hierarquia da diferenciação multilinhagem leva aos termos células totipotenciais, pluripotenciais, multipotenciais, progenitoras e precursoras. Nos primeiros estágios de desenvolvimento, o zigoto totipotencial e as células de blastocisto iniciais dão origem a um organismo adulto totalmente diferenciado. Apenas algumas divisões no desenvolvimento, a totipotência é perdida. Nesse estágio, estão presentes células pluripotenciais que dão origem a células de todas as três camadas germinativas, mas não são mais capazes de dar origem a um organismo inteiro. Células multipotenciais específicas da camada germinativa surgem mais tarde no desenvolvimento e estão presentes nos tecidos adultos para repovoar e regenerar em resposta a estímulos ambientais. As células progenitoras e precursoras específicas do órgão dão origem a células diferenciadas, específicas do tecido e maduras.

Uma segunda característica definidora dentro da definição clássica de uma célula-tronco é sua capacidade de autorrenovação. Em tecidos nos quais a função das células-tronco é essencial, a homeostase é mantida equilibrando qualquer perda de tecido (devido a lesão ou apoptose) com o repovoamento de células específicas do órgão, enquanto ao mesmo tempo preserva a capacidade do tecido de passar por rodadas futuras de recomposição população. A este respeito, pensa-se que ocorrem divisões celulares assimétricas de tal forma que a célula-tronco dá origem a uma célula destinada à diferenciação e a uma célula-tronco renovada. Uma possibilidade alternativa é que as células individuais da população de células-tronco respondam estocasticamente por diferenciação ou autorrenovação. Com qualquer um dos mecanismos, uma célula-tronco ou população de reserva é mantida.

As células-tronco também são frequentemente reconhecidas por seu comportamento quiescente, embora certamente não seja característico das células-tronco do desenvolvimento inicial. Em geral, as células-tronco de adultos provavelmente permanecem quiescentes até serem ativadas por lesão ou dano ao tecido. Na verdade, o grau da lesão pode ditar o nível de ativação e participação das células-tronco em resposta ao insulto. As células precursoras podem estar prontamente disponíveis para homeostase, enquanto as células-tronco mais potentes podem ser mantidas quiescentes com segurança até que ocorram lesões graves.

O isolamento e a identificação de populações de células-tronco de vários tecidos dependem de marcadores específicos, geralmente proteínas exclusivas ou perfis característicos de proteínas de superfície mais comuns. Atualmente, uma das populações de células-tronco mais bem definidas é a célula-tronco hematopoiética de camundongo, que pode ser facilmente identificada por um perfil de marcador característico (Sca-1-positivo, c-kit-positivo e marcadores de linhagem hematopoiética diferenciada-negativos) , 234 Até o momento, apenas Sca-1 foi consistentemente identificado no MDSC putativo. É possível que quanto mais comprometido for o nível da célula-tronco, mais exclusivo será o marcador específico do órgão. Conforme o nível de pluripotência aumenta, esses marcadores específicos de órgãos podem diminuir e conjuntos de marcadores comuns entre células-tronco de vários órgãos podem se tornar mais aparentes.


Ratos velhos tornados "jovens" - podem levar a tratamentos anti-envelhecimento

As injeções de células-tronco prolongaram a vida de camundongos que envelhecem rapidamente.

Camundongos envelhecidos podem se tornar "jovens" novamente, de acordo com as descobertas que um cientista achou inicialmente inacreditável.

A chave são as células-tronco derivadas de músculos, que - como outras células-tronco - são células não especializadas que podem se tornar qualquer tipo de célula do corpo.

Quando injetados com células-tronco musculares de camundongos jovens, camundongos mais velhos com uma condição que os faz envelhecer rapidamente tiveram um aumento de três vezes em sua expectativa de vida, disse o co-autor do estudo Johnny Huard, especialista em células-tronco do Instituto McGowan de Medicina Regenerativa em Pittsburgh.

"Tenho feito ciência nos últimos 20 anos", disse Huard. O que "torna a história tão incrível é que no começo eu não acreditei no resultado", disse ele.

"Aposto que confundimos os animais - você sabe, os cientistas estão sempre céticos."

Células-tronco "cansadas" reenergizadas

Os ratos do estudo foram geneticamente modificados para terem uma condição semelhante a uma síndrome humana rara chamada progéria, na qual as crianças envelhecem rapidamente e morrem cedo. (Aprenda mais sobre o corpo humano.)

Os ratos que envelhecem rapidamente morrem cerca de 21 dias após o nascimento, muito menos do que a expectativa de vida de um rato normal de dois anos.

Quando os cientistas examinaram as células-tronco musculares de camundongos que envelhecem rapidamente, descobriram o que Huard chamou de células-tronco "cansadas", que não se dividem tão rapidamente.

A equipe então examinou ratos que envelheceram normalmente e descobriram que suas células-tronco apresentavam defeitos semelhantes.

Curioso para saber se essas células-tronco deficientes contribuem para o envelhecimento, Huard e seus colegas injetaram células-tronco de camundongos jovens e saudáveis ​​em camundongos de envelhecimento rápido cerca de quatro dias antes de os animais mais velhos morrerem.

Para o espanto de Huard, os ratos tratados viveram em média 71 dias - 50 a mais do que o esperado, e o equivalente a 200 anos de vida de um ser humano de 80 anos, disse ele.

Os animais não apenas viveram mais, mas também pareciam mais saudáveis, descobriram os cientistas.

Secreções misteriosas tornam as células jovens

Os resultados "drásticos" se confirmaram com experimentos repetidos, deixando os cientistas se perguntando como exatamente as células-tronco estavam fazendo sua mágica, disse Huard.

Para descobrir, a equipe "etiquetou" células-tronco injetadas nos camundongos de envelhecimento rápido com um marcador genético que rastreou onde as células foram dentro do corpo. Surpreendentemente, a equipe encontrou apenas algumas células-tronco nos órgãos de camundongos, esmagando a teoria de que as células introduzidas estavam reparando tecidos de órgãos.

Os cientistas voltaram ao laboratório para testar outra ideia: que as células-tronco secretam algum tipo de substância anti-envelhecimento misteriosa.

A equipe colocou células-tronco de camundongos de envelhecimento rápido em um lado de um frasco e células-tronco de camundongos jovens normais do outro lado. Os dois lados eram separados por uma membrana que impedia as células de se tocarem.

Em poucos dias, as células-tronco envelhecidas começaram a agir "mais jovens" - em outras palavras, começaram a se dividir mais rapidamente.

"Podemos concluir que provavelmente as células-tronco normais secretam algo que não sabemos que parece melhorar os defeitos dessas células-tronco envelhecidas", disse Huard.

"Se pudermos identificar isso, descobrimos uma proteína anti-envelhecimento que será importante" para as pessoas, disse Huard, cujo estudo foi publicado em 3 de janeiro na revista Nature Communications.

Pesquisa com células-tronco "intrigante", mas preliminar

Mas outros cientistas estão cautelosos sobre quando a descoberta pode ajudar as pessoas a retardar o processo de envelhecimento ou a tratar doenças relacionadas ao envelhecimento.

"Eles fizeram um belo trabalho ao mostrar que, quando colocaram as células-tronco musculares [nos camundongos], elas melhoraram a função", disse Justin Lathia, professor assistente de biologia celular do Instituto de Pesquisa Lerner da Clínica Cleveland.

Mas, no que se refere às pessoas, ainda não está claro o que exatamente as células-tronco fazem no corpo, bem como o que realmente é a misteriosa secreção de células-tronco, enfatizou Lathia.

Jeremy Rich, chefe do departamento de Biologia de Células-Tronco e Medicina Regenerativa da Clínica Cleveland, também destacou que o estudo se limita às células-tronco musculares. Isso significa que a pesquisa não pode ser generalizada para incluir todos os tipos de células-tronco, que geralmente são muito diferentes umas das outras.

Paul Frenette, especialista em células-tronco e envelhecimento do Albert Einstein College of Medicine em Nova York, chamou a pesquisa de "intrigante", mas disse que uma das mensagens para "os pacientes é não ficar muito entusiasmado".

"Você vê todas essas clínicas que estão surgindo em todo o mundo - até mesmo em Nova York - onde estão injetando células-tronco" em pessoas para tratar doenças, embora tais terapias não tenham sido comprovadas.

“Não acho que as pessoas devam correr para a clínica agora para receber injeções de células-tronco para viver mais”.

Terapia com células-tronco para ajudar as pessoas a "envelhecer bem"?

De fato, o co-autor do estudo Huard observou que antes que qualquer teste anti-envelhecimento humano possa começar, os cientistas precisam repetir o experimento em ratos que envelhecem normalmente para mostrar se esses ratos também vivem mais.

Se isso for verdade, Huard poderia imaginar um cenário no qual algumas das células-tronco de uma pessoa são colhidas por volta dos 20 anos e depois injetadas de volta em seu corpo por volta dos 50 ou 55 anos.

Já existem terapias com células-tronco para condições como incontinência e problemas cardíacos, então ele pensa "não estamos muito longe [de aplicar] esta abordagem clinicamente no futuro."

Mas Huard alertou que tal tratamento não significaria que um homem de 55 anos, de repente, parecerá e se sentirá com 25 novamente.

"O objetivo dessa pesquisa não é [ser] uma estrela de cinema com muito dinheiro [que quer] ter uma ótima aparência pelo resto de suas vidas", disse ele.

"O objetivo é, se você atrasar o envelhecimento, talvez possa atrasar o Alzheimer ou os problemas cardiovasculares."

Em outras palavras, disse ele, esses tratamentos com células-tronco ajudariam as pessoas a "envelhecer bem".


Conclusões

Estudos parabióticos demonstraram componentes extrínsecos, enquanto ensaios de transplante confirmaram componentes intrínsecos que causam declínio das células-tronco musculares dependentes da idade. À primeira vista, os resultados baseados no transplante de células satélite parecem estar em conflito com os da parabiose. O principal objetivo desta revisão foi destacar as possíveis causas de discrepância entre os diferentes artigos e discutir como essas diferenças nos ensinam novas facetas sobre a biologia das células-tronco musculares e o envelhecimento. Acreditamos que o procedimento escolhido para avaliar a capacidade do meio ambiente jovem de rejuvenescer células satélites envelhecidas explica em grande parte as diferenças. Propomos que o isolamento de células satélites e seu subsequente transplante podem exacerbar mudanças intrínsecas que alteram de maneira importante suas funções. Assim, a potência das células-tronco é muito influenciada por sua capacidade de superar o estresse do enxerto. Desse ponto de vista, as células satélites antigas seriam menos resistentes a esse estresse. É importante ressaltar que as estratégias que modulam as vias de estresse em células satélites antigas constituem um método robusto para o rejuvenescimento funcional. Digno de nota, a inflamação aguda e o estresse, induzidos pela união cirúrgica de dois animais em experimentos de parabiose, podem causar perturbações sistêmicas que podem afetar as funções das células satélites de maneiras ainda imprevisíveis. Além disso, a escolha do genótipo e da idade dos camundongos receptores para os ensaios de enxerto também pode influenciar o resultado regenerativo.

Outra questão que pode contribuir para os resultados aparentemente discrepantes entre os experimentos de parabiose e transplante é a diversidade molecular e funcional dentro da população de células satélite. O rejuvenescimento das células satélites envelhecidas, no contexto do transplante, pode derivar da expansão aumentada de uma pequena subpopulação de células-tronco mais adaptáveis ​​e mais resistentes ao estresse. Se subconjuntos distintos de células satélite são mobilizados preferencialmente no contexto de reparo e transplante ou são diferencialmente sensíveis a estressores intrínsecos e extrínsecos justifica o teste. Uma maior compreensão dos fatores causais que impulsionam a disfunção das células satélites durante o envelhecimento levará a estratégias que promovam o rejuvenescimento dos tecidos e um impacto benéfico na qualidade de vida dos idosos.


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Parte III: Como se preparar para a terapia com células-tronco

Parte III: Como se preparar para a terapia com células-tronco?

Quando se trata de preparação de células-tronco, existem algumas coisas que você pode fazer que podem nos ajudar a maximizar os resultados da terapia.

However, it’s important to note that proper recovery (discussed in Part IV) is much more important for the final results of your treatment.

Stem cells need a healthy environment to develop and grow.

Nevertheless, here’s what you can do before the procedure to make the whole process smoother and more effective:

To-do #1: Cut Down Calories

Reducing the amount of calories taken—even for a short period of time—has been shown to positively affect the number of stem cells [43] in your body circulation.

The more stem cells you have, naturally, the easier it is to harvest a needed amount of them for the treatment, which will increase your chances of a successful recovery.

Another study has shown that short-term calorie reduction enhances skeletal muscle stem cell function [44] , too. The study also concluded that short-term calorie reduction improves muscle regeneration and “enhances stem cell transplant efficiency.”

In 2014, a group of scientist also found that calorie restriction is strongly linked to slower aging [45] of our stem cells, “prolonging the capacity of stem cells to self-renew, proliferate, differentiate, and replace cells in several adult tissues.”

After all, there’s a reason why low-calorie Japanese communities live the longest, healthiest lives [46] .

To-do #2: Cut Sugar

Related to the previous point, sugar restriction deserves a separate point of its own.

The most important reason why we suggest cutting down on sugar is because there is evidence that high sugar levels may cause several adverse effects [47] on the therapy, which basically means that your procedure will be less effective, or the change will take longer to manifest.

In general, cutting sugar is always a good idea, as it stimulates a more healthy lifestyle, which is the cornerstone of a successful stem cell treatment—both before and after the actual procedure.

To-do #3: Exercise

Exercise is actually both scientifically and practically proven to increase stem cell activity, which is a big advantage going into the therapy.

This 2017 study [48] found that “for skeletal muscle, the effect of physical exercise is becoming more and more clear”, which could be summarized in simple terms as stem cell activation. Which means that stem cells function better and multiply faster, given physical exercise stimulation.

Another 2009 study has shown that strenuous exercise has significantly increased [49] the number of stem cells in circulation.

It has even been shown in professional athletes that intense exercise can help cells migrate [50] better from bone marrow into the circulation, improving their quantity and function.

What is the proper exercise to activate your stem cells?

To put it briefly, it doesn’t matter o que you do exactly as long as you’re taking your muscles to exhaustion. Whether it’s high repetitions with low weights, or few repetitions with heavy weights, the important thing is to exhaust the muscle. (As long as you’re doing everything with correct form, of course.)

Other (Non) Tips

You’ll find many tips online that may or may not be true. Some of them will be too vague to prove useful, while others will be specific but incorrect.

The three tips we’ve outlined so far—we’ve witnessed their effects ourselves. However, there are very few peer-reviewed pre-procedural protocols that have been properly researched.

So, the next time you come across tips like these, use a healthy dose of skepticism:

  • Go on a high-altitude vacation. We’ve seen this quoted on several occasions on the internet. The argument is that lower oxygen levels improve the function of stem cells. We would advise not to follow this point blindly, because there are other mechanics at play that could “cancel out” the effects of lower oxygen.
  • Stop taking over-the-counter medications. The other thing we see often is a definite list of all the supplements and medications that “all” patients should avoid taking. In reality, each case is different, and which medications and supplements could interact with the treatment depend on a number of factors, including the patient’s age, nature of the injury, type of stem cells used, and a number of other criteria. Always consult with your physician before making a decision to start/stop taking any supplements or medications.

Part IV: How To Maximize Stem Cell Results After the Treatment (Recovery and Guidelines)

Part IV: How To Maximize Stem Cell Results After the Treatment (Recovery and Guidelines)

Stem cells multiply and differentiate within your body naturally.

Therefore, in order to achieve best possible results, we need to create a healthy environment for the stem cells to thrive. We can do that by:

  • Cutting down on harmful habits
  • Exercising regularly and staying active
  • Eating a healthy diet

Here is your approximate activity guideline and recovery timeline for the next few months:

Week 1-2: Light Exercise and Mild Activity

During the first two weeks, moderation is key. You do not want to overload your body as it can cause another injury while your body is experiencing during this vulnerable period of inner transformation.

At this time, the stem cells are just starting to form and differentiate within your body, therefore overstretching and overloading your joints can be dangerous and reverse the effects of the therapy, if not make them outright worse.

Be extremely cautious to put pressure on the joints near the treatment area.

Here are a few important guidelines for weeks 1 and 2:

  • Avoid lifting more than 10 pounds of weight at once
  • Avoid walking up long flights of stairs
  • Avoid intense stretching
  • Avoid intense cardio exercise and active sports

Contudo, it is absolutely crucial that you do not start off your recovery in a fully sedentary manner. Your body needs the oxygen and active stimulation to continue to grow and develop the stem cells.

Even though you might feel some mild pain and discomfort in the treatment area, do not give in to the natural instinct of laying in your bed for two weeks.

Staying active is extremely important during the recovery phase to achieve optimal results. Na verdade, prolonged inactivity after your stem cell treatment can dramatically reduce results.

Recommended exercises during this period:

  • Light yoga, stretching, pilates
  • Lifting weights (20-30% of your normal weight load)
  • No running or outdoor sports

Week 3-6: Walking, Swimming, Light Lifting, but No Running

Weeks 3 and 4 are typically when patients stop feeling any pain after the procedure.

For that reason, it is also the period when most patients injure themselves by overstretching or putting too much pressure on the musculoskeletal systems.

During this period, everything applies that was said about weeks 1 and 2, except:

  • You can now increase your stretch intensity um pouco
  • Weight lifting can now be safe up to 50% of your normal weight load
  • Active walking e natação can now be resumed
  • Running is still strongly not recommended

Week 7-8: Slowly Progressing Back to Normal Exercise

“Active but cautious” is still the name of the game during weeks 7-8.

However, as your body continues to get stronger, you can slowly start raising your workout intensity to your normal levels. Always listen to your body as you increase the workload.

Month 2-6: Regular Exercise Without Sudden Changes

This period of a few months is crucial for the success of your stem cell therapy.

The most important thing during this period is to stay active and exercise regularly, mas at the same time to not increase your workload or change your exercise plan suddenly.

For example, some bodybuilding enthusiasts and high-intensity athletes tend to often switch things up in their workout routine, in order to “keep their muscles guessing.” This way, hypertrophy and other favorable body reactions are stimulated.

While this might make sense for an entirely healthy individual for a period of time, it’s best to keep things simple and consistent during your recovery phase.

Part V: Questions People Ask, Answered

Part V: Questions People Ask, Answered

1. Are stem cell procedures covered by insurance? Are they covered by Medicare?

Currently in the US and many other westernized countries, only stem cell therapies designed to treat blood and bone marrow diseases—such as leukemia and lymphoma—can be fully or partially reimbursed by insurance and Medicare.

Therapies aimed to help patients avoid surgery after an injury or when suffering from a chronic condition are still mostly considered “experimental” and are usually not covered by insurance or Medicare however, exceptions do happen on a case-by-case basis.

2. Is stem cell therapy legal?

The usage of adult (bone marrow and adipose tissue) and umbilical cord stem cells to treat various conditions and diseases is perfectly legal [10] .

The only stem cells that are prohibited in therapy and are highly regulated in research are embryonic stem cells.

3. Is stem cell therapy FDA-approved?

FDA allows for “minimal manipulation” [12] to happen during the transplantation phase. Here is what “minimal manipulation” means:

  • The processing of the tissue does not alter its original characteristics
  • The processing does not alter any biological characteristics of cells and tissue

4. Is stem cell therapy ethical?

As we’ve mentioned previously, there is a lot of controversy surrounding stem cell therapy.

However, the controversy is mainly sparked by células-tronco embrionárias, que are not used in practical therapy. It is not legal to use embryonic stem cells in therapy within the US.

Umbilical cord stem cells estão donated by informed consent by a newborn’s parents for research and medical purposes. The transfer of these stem cells to therapy clinics is a highly controlled process.

Other sources—your own bone marrow ou adipose (fat) tissue stem cells—shouldn’t raise any ethical questions as they are part of your body.

5. Can stem cell therapy cure diabetes?

The potential of stem cells is as powerful as it is exciting. There is important ongoing research in the possible application of stem cell therapy in curing a number of previously unchallenged diseases, including diabetes [51] . As we do not provide this type of treatment, we will refrain from further comment.

6. Are stem cell injections painful?

This is a question we get quite a lot. The injection itself is no more painful than your typical shot at the doctor’s office. Para couple of weeks after the procedure, however, you might feel mild pain in the area, which is completely normal and shouldn’t interrupt your daily activities or light exercise.

7. How long does it take for stem cell therapy to work?

It takes a few weeks to a few months for stem cells to start actively multiplying and differentiating within the patient’s body. Most of our patients feel significant results within 2-6 months period.

Want to activate your body’s natural ability to heal itself?


Muscles May Preserve A Shortcut To Restore Lost Strength

Skeletal muscle cells from a rabbit were stained with fluorescent markers to highlight cell nuclei (blue) and proteins in the cytoskeleton (red and green). Daniel Schroen, Cell Applications Inc./Science Source ocultar legenda

Skeletal muscle cells from a rabbit were stained with fluorescent markers to highlight cell nuclei (blue) and proteins in the cytoskeleton (red and green).

Can muscles remember their younger, fitter selves?

Muscle physiology lore has long held that it is easier to regain muscle mass in once-fit muscles than build it anew, especially as we age. But scientists haven't been able to pin down how that would actually work.

A growing body of research reviewed Friday in the journal Fronteiras na fisiologia suggests that muscle nuclei — the factories that power new muscle growth — may be the answer. Rather than dying as muscles lose mass, nuclei added during muscle growth persist and could give older muscles an edge in regaining fitness later on, new research suggests.

This work could affect public health policy and anti-doping efforts in sports, says Lawrence Schwartz, a biologist at the University of Massachusetts, Amherst who wrote the review. But some scientists caution against extrapolating too far from these studies into humans while conflicting evidence exists.

One thing is for sure: Muscles need to be versatile to meet animals' needs to move. Muscle cells can be sculpted into many forms and can stretch to volumes 100,000 times larger than a normal cell. Muscle cells gain this flexibility by breaking the biological norm of one nucleus to a cell some muscle cells house thousands of nuclei.

In mammals, these extra nuclei come from stem cells called satellite cells that surround the muscle. When demands on the muscle increase, these satellite cells fuse with muscle cells, combining their nuclei and paving the way for more muscle.

"To build muscle mass you need to make more of the contractile proteins that create that force," says Kristian Gundersen, a muscle biologist from the University of Oslo. Nuclei power the building of more muscle, making them "a bit like factories," says Gundersen. The more nuclei, the bigger and stronger the muscle.

Shots - Notícias de saúde

Exercise Wins: Fit Seniors Can Have Hearts That Look 30 Years Younger

But what happens to those extra nuclei as we slide into a more sedentary, less fit lifestyle?

Physiologists had thought that a single nucleus supported a certain volume of cell. As a muscle cell grew, it needed more nuclei to support that extra volume. But as a muscle shrinks from lack of use, it gets rid of those unnecessary extra nuclei.

"The idea was you exercise a muscle and it changes," says Gundersen. "Stop exercising and it goes back to how it was." Better to raze unneeded factories than expend energy to keep them running.

This view found support in studies that found nuclei were scrapped as muscles atrophied. But Gundersen and Schwartz say those experiments overlooked what was really happening.

Take a cross section of muscle tissue and you'll find a sort of marbled mishmash of muscle cells surrounded by numerous other cell types, such as satellite cells and fibroblasts. "It can be very difficult to distinguish between muscle nuclei from other nuclei," says Gundersen.

Researchers could have been measuring the death of cells that support muscle and incorrectly inferred that muscle cells lose their nuclei, according to Gundersen and Schwartz.

Gundersen and colleagues developed another method that zoomed in on individual muscle cells. The researchers injected a stain into muscle cells that mice use to flex their toes.

The stain spreads throughout the muscle cells, illuminating their nuclei. Gundersen could then track the nuclei over time as he induced muscle growth by giving the mice testosterone, a steroid hormone. Later, after stopping the testosterone, he could watch what happened as those muscles atrophied.

Unsurprisingly, testosterone boosted nuclei number. But those extra nuclei stuck around, even as the muscle shrank by half.

Gundersen thinks the results contradict the conventional wisdom that nuclei disappear when muscles atrophy. "Nuclei are lost by cell death," he says, "just not the actual muscle nuclei that confer strength." What's more, he says these retained extra nuclei might explain how a muscle remembers its past fitness.

To test this idea, his lab gave some mice testosterone, and left others untreated. The doped mice got a boost in muscle mass and muscle nuclei. Then the scientists left both groups to atrophy for three months, about 15 percent of a mouse's life span.

Muscle size decreased, but the extra nuclei in the treated mice were still there.

The researchers then put the mice through an intense fitness regimen. After six days, the nuclei-rich muscles exposed to testosterone grew 36 percent, while the untreated muscles grew only 6 percent.

Gundersen has an analogy to explain what happened: "If you have to build the factories anew, it probably takes more time and is more difficult, but if the factories are already there you just need to start them up."

University of Massachusetts' Schwartz believes this phenomenon can probably be generalized to most muscle types across the tree of life. He points to his own work in moths, where he also found that nuclei remain as muscles atrophy.

If it's true in mice and moths, he thinks, then it could be generally true that once a muscle gains nuclei, it keeps them. And recent evidence suggests muscle cells can stick around for decades.

Schwartz and Gundersen say their research could have major implications for public health and anti-doping rules in sport.

Muscle weakness is a major cause of injury in the elderly, and as we age it becomes harder to grow new muscle. "Of course we need further confirmation in humans, but the idea that is you exercise, you get more nuclei and you have them forever," says Gundersen.

Schwartz adds, "If we can bank muscle nuclei early in life, when it's easier to build muscle, we could then draw on these later in life to slow the effects of aging." He thinks early physical education classes, which are often on the chopping block when schools tighten budgets, gain added importance in light of this research.

The Torch

At The U.S. Olympic Trials, Mixed Opinions About Russian Doping Scandal

This work may touch the world of sport as well. Athletes who dope could reap benefits, in the form of banked muscle nuclei, long after they stop taking any drugs. Currently, the World Anti-Doping Association has a maximum first-time ban of four years. "If the mechanisms are similar in mice and men, then I think that time is far too short," says Gundersen.

Olivier Rabin, WADA's science director, says the association is aware of Gundersen's work but will wait for further confirmation in humans before suggesting any changes to current ban rules. "If we want to start banning athletes for six years, 10 years, or life, we'd better be very sure the science is solid."

Muscle biologist Charlotte Peterson, a professor at the University of Kentucky, also thinks it is too soon to translate this science into any kind of policy. "To say that muscle nuclei do not undergo atrophy, period, is absolutely not true," she said. Results are mixed, she said, citing a study of humans and bed rest that showed muscle nuclei are lost.

Peterson praised Gundersen's imaging work and was convinced that in the muscle cells he observed, nuclei are not lost during atrophy. But she argues that assuming this experiment represents the norm would be a mistake.

Other muscles with different demands, like postural muscles, or muscles more directly involved in functional movement, could behave differently. Timing may also play a role. "Just wait long enough depending on the function of the muscle and you will lose muscle nuclei with atrophy," says Peterson.

As for muscle memory, Peterson thinks that changes in DNA expression in response to exercise may play a greater role than muscle cell nuclei, as was suggested in a recent human study.

"We still have a lot to learn," says Peterson. "We do not know enough at present to translate to humans, and we certainly don't know nearly enough to influence any kind of policy."

Jonathan Lambert is an intern on NPR's Science Desk. You can follow him on Twitter: @evolambert


O Instituto de Pesquisa da Criação

Embryonic stem cells are the basic building blocks for some 260 types of cells in the body and can become anything: heart, muscle, brain, skin, blood. Researchers hope that by guiding stem cells in the laboratory into specific cell types, they can be used to treat diabetes, Parkinson's disease, heart disease, or other disorders. The primary clinical source is the aborted fetus and unused embryos currently housed in frozen storage at IVF facilities. A developed stem cell line comes from a single embryo, becoming a colony of cells that reproduces indefinitely. Consider now the following ten problems with Embryonic Stem Cell Research (ESCR).

1. The issue of who or what

As the nation sits embroiled over the battle of where to draw the line on ESCR, the real issue that truly divides us is whether embryonic stems represent a who or a what. In other words, are we talking about people or property?

Since Roe v. Wade we have not been willing or able as a nation to address the issue. As a result, those who oppose ESCR and those who support it will never reach an acceptable point of compromise. Still, in the midst of the flurry of all this biotechnology and all the problems it presents, there is some very good news that has been overlooked by almost everyone. Ready? Cloning proves scientifically that life begins at conception&mdasha position to which the author and most Christians philosophically already adhere.

Additionally, the insights provided by cloning technology destroy the scientific and legal basis of distinguishing a preembryo from an embryo, the popular distinction made at 14 days after conception. This is significant because this distinction determines the handling and treatment of human life less than 14 days old, which is so basic to all ESCR.

In short, our understanding of embryonic development as provided by cloning technology could force not only those who participate in ESCR specifically, but also those who participate in in-vitro fertilization (IVF) procedures generally, to recognize there is no real preembryo&mdashembryo distinction and that all human life begins at conception. Therefore, as a nation, we should rightly adjust the moral and legal treatment and status of all embryos to people not property from the point of conception.

2. The deliberate misuse of terminology in defining stem cells

Proponents of ESCR often use the term pluripotent. This word intends to imply that the ESC cannot make or reform the outer layer of the embryo called the trophoblast. The trophoblast is required for implantation of the embryo into the uterus. This is a distinction used by proponents of ESCR to imply a fully formed implantable embryo cannot and does not reform after the original embryo is sacrificed. This is significant because to isolate the stem cells, scientists peel away the trophoblast or skin of the embryo much like the peel of an orange. They then discharge the contents of the embryo into a petri dish.

At this stage of development, the stem cells that comprise almost the entire inner body of the early embryo look and function very similar to one another. Once put into the petri dish, the un-programmed cells can be manipulated to multiply and divide endlessly into specific cell types. The question regarding use of the term pluripotent is whether stem cells emptied into the petri dish can reform the trophoblast creating an implantable embryo of the originally sacrificed embryo?

The uncomfortable truth is, James Thomson, who led the effort that first isolated and grew embryonic stem cells in the laboratory says the trophoblast can reform under certain circumstances. That means even after months of continuous proliferation of the cells, implantable cloned human beings of the original embryo might be forming as the stem cells are grown in petri dishes. Therefore, use of the term pluripotent is scientifically inaccurate and deliberately misleading.

3. ESCR is related to human cloning

Understanding how ESCR and human cloning relate requires delineation between the two forms of human cloning: reproductive and therapeutic.

Reproductive cloning creates a later born twin from a single cell of another person by transplanting the DNA of the adult cell into a human egg whose nucleus has been removed. This process is somatic cell nuclear transfer. In this procedure, the resulting embryo is implanted in a woman and carried to birth. Proponents say that reproductive cloning is a logical extension of infertility treatments, hence the intimate link to IVF procedures.

By contrast, therapeutic cloning occurs when an adult undergoes a cloning procedure to duplicate his own cells in order to stave off personal disease, illness or the effects from sudden and serious injury. This procedure also begins by creating a clone of the adult through somatic cell transfer. In therapeutic cloning however, the embryos are allowed to live up to 14 days, at which time their trophoblasts are removed, as in standard ESCR, to harvest the highly prized stem cells for the donor's treatment.

In summary, therapeutic cloning begins with the same procedure as reproductive cloning. The goal of reproductive cloning is to produce a baby. The goal of therapeutic cloning is to produce embryonic stem cells for research and or treatment.

Additionally, whenever embryonic stem cell research results in the spontaneous reformation of the trophoblast around other stem cells, a fully implantable cloned life of the originally sacrificed embryo is created, however temporarily.

4. The current status of ESCR in the U.S. is unsettled at best

President Bush announced on August 9, 2001, that federal funds would not be used for ESCR that result in the future destruction of embryos. They can, however, be used to conduct research on the 64 stem cell lines that currently exist because "the life-and-death decision has already been made." However, scientists who work with some of these cells say many of the 64 lines are not yet developed and some may never pan out. Some researchers are uncertain about the quality of the cells and wonder if the limited number is enough. Proponents of this research are now focused on gaining more ground by passing legislation in Congress.

5. There is law that could apply to ESCR

Originally attached to the 1995 Health and Human Services (HHS) appropriations bill, the "Dickey Amendment" has prohibited federal funding of "any research in which a human embryo or embryos are destroyed, discarded or knowingly subjected to risk of injury or death." Unfortunately, there are no laws to protect preembryos (embryos under 14 days old) or that prohibit private individuals, research firms, or pharmaceutical companies from forming, manipulating, or destroying stem cells, human clones, or embryos.

6. Polls show that the American people do not approve using public money to destroy human embryos in medical research

7. ESCR puts us on the road to growing humans for body parts

The un-programmed cells of an early embryo are derailed from their natural course of development and coaxed through chemical manipulation to become very specific tissue types that will be used to treat the unhealthy or diseased tissue of those already born. Opponents of funding ESCR have argued vehemently against this stark utilitarian treatment of human life, unfortunately with little effect.

Regarding the justification that the embryos "left over" in IVF clinics (reportedly >300,000 in the US alone) will simply be discarded anyway, reflects a chilling absence of moral conscience. We do not consider it appropriate to take organs from dying patients or prisoners on death row antes they have died in order to increase someone else's chances for healing or cure. Neither, then, should we consider any embryos "spare" so that we may destroy them for their stem cells.

How far down this road have we already come? Consider the story of Adam and Molly Nash. Molly was diagnosed with Fanconi anemiaa hereditary and always fatal disease. Doctors determined that the best hope for Molly was a cell transplant from a relative whose cells matched Molly's, but without anemia. So Molly's parents produced fifteen embryos by IVF, only one of which had the right genetic material. It was implanted in Mrs. Nash who gave birth to Adam. Adam's stem cells were taken from his umbilical cord and implanted in his sister. Despite all the success of the treatment and the medical justification, the fact remains that Adam was conceived, not just to be a son, but a medical treatment. Adam was a means valuable only insofar as he carried the right genetic material. If he hadn't, he would have been rejected like the other fourteen discarded embryos. The undeniable conclusion is that we are growing humans for body parts.

8. Contemporary moral issues often follow the flow of money

Stem cell research and human cloning are about transforming the mystery and majesty of life into a mere malleable and marketable commodity. In the short term, this is big business and offers great fame and fortune to the pioneers and biotech companies who master their secrets and harness the power of life through ESCR.

9. ESCR currently has major disadvantages

The promises of ESCR are right now nothing more than hoped for possibilities. Successful clinical trials for people are years away at best. Porque? The reality is that the scientific evidence so far does not support public statements.

First, one minor complication is that use of human embryonic stem cells requires lifelong use of drugs to prevent rejection of the tissue. Second, another more serious disadvantage is that using embryonic stem cells can produce tumors from rapid growth when injected into adult patients. A third disadvantage reported in the March 8, 2001, New England Journal of Medicine was of tragic side effects from an experiment involving the insertion of fetal brain cells into the brains of Parkinson's disease patients. Results included uncontrollable movements: writhing, twisting, head jerking, arm-flailing, and constant chewing. Fourth, a recent report in the Journal Science reported that mice cloned from ESC were genetically defective. If human ESC are also genetically unstable, that could materially compromise efforts to transform cells extracted from embryos into successful medical therapies. Finally, the research may be hampered because many of the existing stem cell lines were grown with the necessary help of mouse cells. If any of this research is to turn into treatments, it will need approval from the FDA, which requires special safeguards to prevent transmission of animal diseases to people. It is unclear how many of these cell lines were developed with the safeguards in place. This leads to a host of problems related to transgenic issues.

10. The Success and Promise of Adult Stem Cell Research

In all fairness, adult stem cells have restricted differentiation potential and do not proliferate as well as ESC. On the other hand, while ESCR yields, at best, meager results, and has only far distant possibilities of successful clinical applications, current clinical applications of adult stem cells are abundant! They include treatments for the following: corneal restoration, brain tumors, breast cancer, ovarian cancer, liver disease, leukemia, lupus, arthritis, and heart disease. Thousands of patients are treated and cured using adult stem cells. Alternative sources for adult stem cells include: placenta, cord blood, bone marrow organ donors, and possibly fat cells.

For these ten reasons my conclusion is that more dollars should be invested in adult stem cell research and the macabre research associated with ESCR should be abandoned entirely.


Discussão

We have further investigated a new strategy to restore dystrophin expression in mdx mouse muscles by an intraarterial injection of normal purified Sca-1, CD34 muscle-derived stem cells. Marker transgenic DNA was found in muscles of mdx/mdx mice demonstrating the migration of these cells from the blood vessels. These muscle-derived cells crossed the vessel barriers thus leading to a mosaic expression of the marker gene in muscles of the injected hindlimb of adult mice. The precise pathway used by the transplanted cells to home to host muscle tissues is not known. However, the adhesion-initiating vascular diapedesis of these cells is high in capillaries. Based on our findings, the cells might have actively migrated in response to chemoattractants, as described previously, after bone marrow transplantation (Mazo et al. 1998 Deog-Yeon et al. 2000).

The fate of injected Sca-1, CD34 positive cells was evaluated by examining tissues of five mdx/mdx camundongos. We found transcription and expression of LacZ and normal dystrophin genes in muscles of the injected hindlimbs. Unexpectedly, PCR and RT-PCR analysis revealed the absence of injected cells in other muscles and tissues of the treated mice. Histochemical analysis of muscles showed colocalization of dystrophin and β-gal in muscle fibers. Peripherally nucleated double-positive fibers were generally grouped in some segments of the muscles and always seemed to exist in small groups, suggesting that there might have been clonal proliferation of some donor cells, later contributing to the formation of several muscle fibers. Thus, muscle-derived cells injected into arterial circulation of a congenital dystrophinopathy partly restored normal dystrophin production in striated muscles.

In this study, we used a muscle culture system for facilitating the enrichment and purification of Sca-1 + and CD34 + cells. We found a lower content of desmin-positive cells in a population of purified muscle-derived cells that display both CD34 and Sca-1 as markers of progenitors cells. This population was obtained with a purification method described in Qu et al. 1998, but with a different medium and growth conditions. However, these cells showed a poor ability of myogenic differentiation, indicating that they are distinct from the pp6 cells described in Qu et al. 1998. These cells could represent a pool of stem cells capable of commitment to more than one lineage (hemopoietic, endothelial, and muscular) given the right environmental cues. However, the major problem encountered in this study was the poor ability of the pp6 cells to undergo muscle differentiation when injected directly in the muscle. It is conceivable that engraftment efficiency may depend on the inflammatory consequences of muscle directly injected compared with the arterial injection of the hindlimb where histologic features of muscles are invaried. These data do not preclude the possibility of the muscle-derived Sca-1, CD34 double-positive cells representing the immediate progenitors to satellite cells. The descendants of the activated satellite cells, myogenic precursor cells, undergo multiple rounds of division before fusing to existing or new fibers. Quiescent satellite cells express c-met and M-cadherin proteins, but do not express markers of committed myoblasts such as Myf-5, MyoD, and desmin (Cornelison and Wold 1997 Sabourin et al. 1999). The total number of satellite cells in muscle remains relatively constant, suggesting that a capacity for self-renewal in the satellite cell compartment maintains the population of quiescent cells (Bischoff 1994). However, the mechanism by which satellite cells undergo self-renewal in skeletal muscle is poorly understood. Muscle stem cells may undergo asymmetric cell division to generate two daughter cells: a committed myogenic precursor and a pluripotent “self.” Moreover, it remains possible that muscle-derived stem cells represent an independent stem cell population separate from the satellite cells. Additionally, circulating pluripotent cells derived from the bone marrow might be the common putative stem cell population present in many different tissues.

To analyze the potential role of the endothelial CD34 + progenitor cells of our purified muscle-derived cells, we performed in vivo studies focusing on the muscle injections of endothelial cells. Interestingly, endothelial cells injected intramuscularly remained as mononuclear cells under the basal lamina of the host muscle fiber in the same location as muscle satellite cells and fused poorly with host fibers. Few LacZ- and vimentin-positive cells were also located at the perithelial sides of muscle vessels.

It is extremely interesting to note that the efficiency of Sca-1, CD34 muscle engraftment increased significantly to 12% when TA muscle of the injected hindlimb was damaged 48 h after intraarterial injection. This observation suggests that these cells first attached to the capillaries as Sca-1, CD34 positive stem cell remaining in the muscle without differentiation and participate actively in muscle formation only after muscle damage. Thus, the myogenic potentialities of the injected cells are determined by the location of the precursors at the beginning of muscle and blood vessel damage. In another experiment, the damage to the leg muscles of mdx mice 48 h after the intraarterial injection of TnILacZ Sca-1 + CD34 + cells (pp6) was done by a swimming exercise which was shown to damage the muscle fibers of mdx mice. 1 mo later, we observed only 1% of β-gal–positive fibers in the leg injected arterially. There are two possible hypotheses to interpret the results of these two experiments with muscle damage produced with a needle and with exercise. The first is that the Sca-1 + CD34 + cells are attached to the capillaries and participate in muscle regeneration when not only the muscle fibers, but also the blood vessels, are damaged. The second hypothesis is that the Sca-1 + CD34 + cells are still present in the blood circulation and are attracted to the damaged muscle when the blood vessels are damaged. The first hypothesis means that there are two types of muscle regeneration. The first type (low regeneration), which would occur after damage only to the muscle fibers, would involve the participation of only the satellite cells attached to the muscle fibers. The second type of muscle regeneration (intense regeneration) would occur after a damage to the muscle involving not only the muscle fibers, but also the blood vessels. With this more intensive damage, the regeneration would involve not only the participation of satellite cells, but also of stem cells already attached to the blood vessels or present in the blood circulation. The low regeneration would occur after intense muscle activity. The intense regeneration would occur after a major injury to the muscle (an accident, a bite, or a crush). The presence of precursor cells attached to the blood vessels and participating in muscle regeneration only after damage to these vessels would explain why Grounds and McGeachie 1992 observed that within a few hours after a muscle crush there were more myogenic cells than satellite cells. This intense regeneration hypothesis also explains why there is muscle regeneration after muscle irradiation when notexin is injected intramuscularly (Heslop et al. 2000), since these injections also damaged the blood vessels. More importantly, this hypothesis would account for the absence of muscle regeneration in DMD patients despite the presence of stem cells originating from the bone marrow or other sources already attached to the blood vessels and capable of forming myogenic cells.

During embryonic vasculogenesis, primordial perithelial cells, which later would generate smooth muscle and connective tissue of the vessel wall, develop in the outermost portion of vasculogenic clusters (DeRuiter et al. 1997). It is possible that these multipotent mesodermal progenitors remain associated to the tissue vasculature as perivascular cells and acquire a commitment depending on the tissue (Bianco and Cossu 1999). In this model, the mesodermal progenitors would represent the source of cells to develop and regenerate tissue. Thus, when muscle stem cells are injected by intraarterial circulation, they would become associated with the vasculature and would be able to differentiate into the myogenic lineage after muscle and blood vessel damage. In contrast, the direct muscle injection of these cells did not give the correct lineage relationship between endothelial and perithelial progenitor cells.

This raised the possibility that the precursor Sca-1, CD34 muscle-derived cells with characteristics of bilineage-committed precursors (hemopoietic and muscular) may prevent irreversible pathological damage and allow engraftment in many distant areas affected by the disease. It would also be important to know the muscle-derived signals governing cell migration. Thus, further accurate studies of the Sca-1, CD34 muscle-derived cells will be essential to improve transplantation efficiency.