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A expectativa de vida média dos seres humanos vem aumentando progressivamente. Contudo, é fato inegável que, além de viver mais, se quer viver com qualidade de vida. Neste cenário, as perspectivas do uso de células como ferramentas tornaram-se um foco importante e profícuo da pesquisa mundial.

Em estudo recente, Silva Junior e Ramalho ¹ destacaram que nas próximas duas décadas, devido ao envelhecimento da população, as doenças do sistema circulatório continuarão responsáveis pela maior parte das mortes, embora com tendência de diminuir, seguida das doenças oncológicas e de doenças degenerativas como Alzheimer e demência. Tais enfermidades implicam em alto impacto no custo do sistema de saúde público e privado. Os autores também consideram a tendência de aumento das causas de morte externa, concentradas em agressões e acidentes de trânsito, com grande impacto na população.

Por outro lado, resultados obtidos a partir de estudos clínicos concluídos e em andamento indicam um enorme potencial terapêutico da terapia baseada em células estaminais (SC) no tratamento de distúrbios degenerativos, autoimunes e genéticos ².

Atualmente tem se discutido intensamente as questões éticas e de segurança do uso de células-tronco embrionárias humanas (hESC), células-tronco induzidas (iPSC) e a terapia baseada em células-tronco mesenquimais (MSC). Uma evidência simples do interesse nesses temas pode ser obtida na base de dados PubMed (www.ncbi.nlm.nih.gov), na qual, entre os anos de 2008 e 2017, recupera-se um número significativo de artigos para as palavras-chave “ human embryonic stem cell” (hESC), “ human iPSC” (hiPSC) e “human mesenchymal stem cells ” (hMSC). Ao todo, foram 13.515, 10.288 e 29.464 artigos, respectivamente, na busca realizada em 06 de fevereiro de 2018. O interesse nestes campos da ciência aumentou vertiginosamente para hiPSC e hMSC, mas manteve-se praticamente estável neste período para hESC, sendo a pesquisa em hMSC a mais numerosa ( Figura ).

As hESC são células com cariótipo normal, capazes de se dividir indefinidamente e se diferenciarem em qualquer tipo celular tanto in vitro como in vivo³. Originam-se a partir da massa celular interna pluripotente dos embriões pré-implantação ⁴, sendo identificadas por marcadores específicos. Contudo, questiona-se se é moralmente aceitável buscar novas terapias para curar doenças à custa de destruir um embrião humano precoce. Este dilema ético é tratado de modo diferente em muitos países. Na Itália, por exemplo, é proibida qualquer pesquisa com hESC, enquanto no Reino Unido a pesquisa é permitida, mas seu uso terapêutico ou na reprodução é proibido. No Brasil, a Lei nº 11.105, de 24 de março de 2005 ⁵ permite a pesquisa e o uso terapêutico das hSEC e atribui à Agencia Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa) sua regulamentação (Decreto nº 5.591, de 22 de novembro de 2005 ⁶). A proposta de regulamentação brasileira e a possibilidade jurídica de registro e comercialização de produtos de terapias avançadas no Brasil serão mais profundamente detalhadas nos artigos de Garcia et al. e de Parca et al., publicados no presente número temático, que ainda traz a abordagem dos principais riscos envolvidos na produção e no fornecimento dos produtos de terapias avançadas no artigo de Silva Junior et al.

A plasticidade das hESC estimula inúmeras aplicações clínicas, mas o controle de sua proliferação in vivo não tem se mostrado simples, levando ao desenvolvimento de teratomas ^{7 , 8}. Para superar essa importante limitação, a diferenciação completa no tipo celular desejado antes da injeção tem se mostrado promissora e com potencial de aplicação clínica ⁹. Na base de dados ClinicalTrials .org, em levantamento realizado em 06 de fevereiro de 2018, foram identificados 34 estudos utilizando hMSC, dos quais sete foram concluídos. Há no Brasil um estudo, da Universidade Federal de São Paulo, na fase de recrutamento ( Tabela ).

As iPSC surgiram como uma alternativa ao uso de embriões, sendo obtidas de células somáticas, mas compartilham diversas semelhanças com as hESC, particularmente a plasticidade, a partir da superexpressão de alguns fatores como o c-MYC ¹⁰. As iPSC podem ser obtidas de pacientes com doenças específicas, tornando possível a avaliação de fármacos e a geração de modelos in vitro de doenças humanas. Do ponto de vista terapêutico, não apresentam risco de rejeição imunológica. Do mesmo modo que as hESC, as iPSC não diferenciadas quando implantadas podem resultar em tumores devido à proliferação e diferenciação descontrolada causadas por anormalidades genéticas. O uso terapêutico das iPSC iniciou-se com pacientes portadores de degeneração macular ¹¹. E paralelamente, 21 estudos clínicos vêm sendo conduzidos (www.clinicaltrials.gov, acessado em 06/02/2018) visando o tratamento de diabetes, desordens neurológicas, problemas cardíacos, entre outras doenças, dos quais dois estudos estão concluídos ( Tabela ).

Os avanços na aplicação clínicas das iPSC requerem detalhada análise de mutações presentes nas células somáticas aliada ao uso de rígidos procedimentos operacionais padrão para a verificação rotineira de anormalidades genéticas antes do uso clínico ¹². Neste número temático, Biagi et al. discutem as potencialidades de cardiomiócitos obtidos a partir de iPSC para a descoberta de novos fármacos, com grande impacto potencial na redução do número de animais utilizados em testes in vivo , além de maior poder preditivo.

As células-tronco mesenquimais, semelhantes aos fibroblastos embora com núcleo alongado e cromatina condensada, são frequentemente isoladas da medula óssea, do tecido adiposo, do sangue de cordão umbilical e polpa dentária ^{13 , 14}. São células multipotentes que apresentam capacidade de autorrenovação. A Sociedade Internacional de Terapia Celular (ISCT – International Society for Cellular Therapy ) estabeleceu critérios mínimos para a caracterização uniforme de MSC, como aderência plástica, potencial de diferenciação em linhagem osteogênica, condrogênica e adipogênica, expressão de CD105, CD73, CD90 e ausência de marcadores hematopoiéticos CD45, CD34, CD14 ou CD11b, CD79a ou CD19 e HLA-DR ¹⁵.

As MSC são conhecidas desde os trabalhos iniciais na década de 1970 ¹⁶. Nestas últimas décadas, muitos estudos básicos e clínicos investigam o uso terapêutico das MSC como no tratamento da osteoporose ¹⁷, reparo de tendões ¹⁸, doença renal ¹⁹, fígado ²⁰ e infarto do miocárdio ²¹. Os resultados evidenciam que MSC da medula óssea e do tecido adiposo, tanto alogênicas como autólogas, são seguras, simples e efetivas para o tratamento de doenças autoimunes e doenças inflamatórias crônicas, como a Diabetes Mellitus tipo I, abordado neste número por Leal-Lopes et al. A preocupação quanto ao uso de MSC deve-se ao risco de diferenciação indesejada e potencial para suprimir a resposta imune antitumoral e promover a angiogênese que pode contribuir para o crescimento do tumor e metástase. Calcificação do miocárdio infartado ocorreu após o uso de MSC da medula óssea não fracionada ²². Mais de duas centenas de estudos clínicos estão registrados na base ClinicalTrials .org (www.clinicaltrials.org, acessado em 06-02-2018), dos quais dois estão na fase de recrutamento no Brasil: um avaliando as MSC para tratamento de glaucoma avançado (Universidade de São Paulo, Faculdade de Medicina) e outro em pacientes transplantados com severa resistência ao tratamento com corticosteroides (Hospital das Clínicas de Porto Alegre, Centro de Tecnologia Celular).

A utilização de células humanas, adultas ou embrionárias, transcendem as aplicações clínicas. Complexos processos biotecnológicos vêm sendo desenvolvidos e associados, por exemplo a microfluídica, resultando em tecnologias capazes de permitir novas estratégias para estudos toxicológicos como o organ-on-a-chip²³, bem como associada a nanopartículas como relatado neste fascículo por Jasmin e Borojevic. Há grande expectativa de que os novos modelos de cultivo tridimensional, associados ou não à microfluídica, possam promover importante redução dos testes em animais e, simultaneamente, aumentar a preditividade dos testes ^{24 , 25 , 26}, como vem ocorrendo com os modelos de pele equivalente apresentados no nosso número temático por De Vecchi et al. Os desafios relacionados ao cultivo de células tridimensional são detalhadamente abordados por Cavalheiro et al., assim como as perspectivas regulatórias do uso de células-tronco e iPSC em métodos alternativos ao uso de animais; tema descrito neste fascículo por Biagi et al.

É fundamental enfatizar que o uso dos produtos de terapias avançadas, bem como o de tecnologia celular para testes alternativos, depende crucialmente de um rígido controle da qualidade dos insumos e processos. No presente número temático este aspecto é abordado por Carias et al., que destacam os testes prevalentemente citados na literatura científica ou em normas sanitárias, aplicados na avaliação da qualidade de células primárias humanas, passíveis de serem inseridos na rotina dos Centros de Processamento Celular.

Também neste número, Folgueras-Flatschart et al. chamam a atenção para os principais contaminantes das culturas celulares, bem como a incorreta determinação da identidade das células. Ainda, destaca-se a necessidade de substituição do soro fetal bovino pelo equivalente humano, abordado nos artigos de Meneses et al. e Takamori et al., incluindo como fonte o plasma rico em plaquetas, descrito por Teixeira et al. Também contamos neste número com o artigo de da Silva et al. que descrevem o uso da tecnologia celular para o desenvolvimento de testes toxicológicos aplicados ao controle da qualidade de produtos injetáveis no Brasil.

Neste contexto, além da aplicação das tecnologias celulares avançadas na terapia de diversas doenças, é inegável o potencial disruptivo das hESC, iPSC e MSC no campo da Toxicologia. A capacidade crescente de mimetizar in vitro tecidos, aliada ao desenvolvimento das ferramentas analíticas e de imagem, têm possibilitado desenvolver testes in vitro capazes de reduzir o uso de animais e, em alguns casos, até substituí-los para alguns desfechos toxicológicos específicos. O The European Union Reference Laboratory for alternatives to animal Testing (EURL ECVAM) desenvolveu o Serviço de Banco de Dados em Métodos Alternativos ao Uso de Animais (DB-ALM, database service on Alternative Methods to animal experimentation ). Segundo informações obtidas do sítio eletrônico (https://ecvam-dbalm.jrc.ec.europa.eu/ - acessado em 06-02-2018), o DB-ALM é um serviço de banco de dados público e factual que fornece informações avaliadas sobre o desenvolvimento e aplicações de métodos avançados e alternativos para experimentação animal em Ciências Biomédicas e Toxicologia, tanto em pesquisa quanto para fins regulatórios.

A versão atual do DB-ALM cobre os seguintes Conjunto de Dados:

1. 1. Resumos de tópicos: Revisão temática de data sheets na forma de resumo executivo sobre métodos alternativos, disponível no DB-ALM para uma área de tópico inteira (por exemplo: Absorção percutânea, Irritação ocular).
2. 2. Descrições do método: dois níveis de detalhe: i) resumos de métodos que cobrem o princípio científico, as necessidades abordadas, as principais aplicações e a situação atual do desenvolvimento, validação ou aceitação do método; ii) protocolos com instruções técnicas detalhadas para permitir a transferência de um método para um laboratório.
3. 3. Descrições de projetos e estudos: avaliações de métodos, incluindo projetos integrados da União Europeia (UE) e estudos de validação formal selecionados como registros sumários, referenciados com setores de dados relacionados.
4. 4. Compostos e resultados de testes: listas de substâncias (mais de 3.000) e investigações individuais realizadas com métodos incluídos no DB-ALM.
5. 5. Pessoas e instituições: Informações sobre pessoas e instituições ativas no campo de métodos alternativos são fornecidas com base na participação voluntária.
6. 6. Bibliografia: Todas as referências analisadas para a compilação das folhas de dados.

Por exemplo, no tema cultivo celular, é possível encontrar um protocolo sobre o cultivo de células-tronco ( Method Summary , nº 165 - Differentiation of induced-pluripotent stem cells into post-mitotic neurons and glial cells - mixed culture ), o qual descreve todos os estágios de diferenciação de células-tronco pluripotentes humanas induzidas em células precursoras neurais e ainda em culturas mistas de neurônios pós-mitóticos e células gliais. Com relação à toxicidade local, destacam-se os testes de irritação ocular EpiOcular ^TM ( Method Summary , nº 164) e o Modelo de Epitélio Córneo Humano SkinEthic ^TM. Para análise da sensibilização dérmica, o método KeratinoSens ^TM ( Method Summary nº 155 – OECD TG nº 442D) que permite discriminar entre compostos químicos que sensibilizam a pele daqueles que não sensibilizam.

O que se pode observar concretamente é que avanços no campo da Tecnologia Celular, na Bioinformática (tratando big data das ômicas), e nas recentes descobertas relativas às Vias de Efeito Adverso ( Adverse Outcame Pathways ) têm transformado a Toxicologia em uma ciência mais preditiva e a Toxicologia Regulatória em uma subárea que cada vez mais busca elucidar as bases mecanísticas por trás dos eventos adversos induzidos por xenobióticos ^{27 , 28}. Hoje, as abordagens multidisciplinares, fundamentadas em conhecimentos sobre processos físicos, químicos e biológicos, integram métodos in vitro, in silico e ômicas capazes de identificar potenciais efeitos tóxicos de compostos químicos. O que se tem visto na prática é o uso desses métodos em Estratégias de Teste Integradas ( Integrated Testing Strategies ), juntamente com dados experimentais gerados por testes alternativos (não animais), como testes in vitro e rastreamento de alto rendimento ( High Throughput Contend Screening ), concorrendo para análises com maior poder preditivo e aplicabilidade aos seres humanos ²⁹.

Destarte, resta claro que as tecnologias celulares se apresentam como promissoras ferramentas terapêuticas e como modelos in vitro para testes toxicológicos alternativos, porém a segurança jurídica para seu uso e comercialização, o estabelecimento de protocolos operacionais padrão para manipulação e a demonstração da segurança e qualidade estão ainda em construção.

Comprometidos em contribuir para o avanço regulatório e da inovação, a Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial (ABDI), em pareceria com a Anvisa, promoveram, em Brasília, nos dias 8 e 9 de maio de 2017, o Seminário Internacional de Produtos de Terapias Avançadas e Novas Tecnologias utilizando células humanas.

O foco do seminário foi discutir uma regulamentação que permita o avanço das tecnologias da fronteira do conhecimento na área de saúde, tais como as terapias gênica e celular, a bioengenharia de tecidos e seus benefícios aos portadores de doenças crônico-degenerativas.

Especialistas, pesquisadores e técnicos da Anvisa, dos Ministérios da Saúde (MS), de Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC), da Indústria, Comércio Exterior e Serviços (MDIC), da Advocacia Geral da União (AGU), de universidades brasileiras, do Inmetro, da Fiocruz, da ABDI, além de representantes de empresas e startups nacionais e internacionais participaram do evento, evidenciando que o país caminha efetivamente para a inovação e aplicação tecnológica neste campo.

Ao longo do evento foi consenso que seria relevante consolidar parte das discussões na forma de artigos científicos que abordassem as diferentes perspectivas discutidas no seminário. Assim, neste número temático da Visa em Debate, consolidamos o esforço conjunto de autores, editores e equipe da revista. Ao longo das próximas páginas você, leitor, encontrará diversas abordagens sobre a utilização de células como ferramentas tanto para a terapia de doenças como para avaliação do perigo de compostos químicos. As oportunidades e desafios são imensos, mas a determinação para aprofundar-se no conhecimento e a possível aplicação em favor do bem-estar das pessoas são, igualmente, espetaculares.

Desejamos uma boa leitura!

REFERÊNCIAS

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.Brasil. Decreto Nº 5.591, de 22 de novembro de 2005. Regulamenta dispositivos da Lei n ^o11.105, de 24 de março de 2005, que regulamenta os incisos II, IV e V do §1º do art. 225 da Constituição, e dá outras providências. Diário Oficial União. 23 nov 2004.

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