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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Luiza Cunha Junqueira Reis
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2017
Supervisor
Committee
Russo, Elisa Maria de Sousa (President)
Bressan, Fabiana Fernandes
Carramaschi, Lygia da Veiga Pereira
Farias, Kelen Cristina Ribeiro Malmegrim de
Panepucci, Rodrigo Alexandre
Title in Portuguese
Células-tronco pluripotentes induzidas para o estudo e tratamento da anemia falciforme
Keywords in Portuguese
Anemia falciforme
Diferenciação hematopoiética
iPSC
Vetores epissomais
Abstract in Portuguese
A anemia falciforme (AF) é uma doença monogênica de elevada mortalidade e morbidade, que afeta milhões de pessoas em todo o mundo. Não há tratamento definitivo que seja amplo, eficaz e seguro para a AF, de forma que os tratamentos paliativos são os mais utilizados. O tratamento definitivo disponível é transplante alogênico de células-tronco hematopoiéticas, porém com várias complicações envolvidas. O estabelecimento de um modelo in vitro permite uma melhor compreensão de como a doença ocorre, além de permitir o desenvolvimento de novos testes e tratamentos mais eficazes contra a doença. Neste contexto, a tecnologia das células-tronco pluripotentes induzidas (iPSC), que surgiu em 2006, é uma ferramenta poderosa na pesquisa básica, na pesquisa da diferenciação de tecidos e no modelamento de doenças, e uma promessa para futuras aplicações clínicas, na descoberta e triagem de novas drogas mais eficazes e seguras, além da possibilidade de utilização na medicina regenerativa, na produção de células paciente-específicas para terapia celular. Este trabalho teve como objetivo obter um modelo de estudo e tratamento da AF utilizando iPSC. Para isso, vetores epissomais foram utilizados para a reprogramação de células mononucleares de sangue periférico para obter iPSC livres de integração. Estas células foram coletadas de pacientes tratados com o medicamento hidroxiureia e sem tratamento, para avaliação do impacto da droga na reprogramação. As linhagens de iPSC PBscd geradas foram caracterizadas quanto ao potencial pluripotente e de diferenciação. Todas as linhagens geradas se mostraram pluripotentes com potencial de auto renovação e potencial de formar células e tecidos dos 3 folhetos germinativos. O rastreamento dos vetores utilizados na reprogramação mostrou que as células estão livres após cerca de 10 passagens em média, e que eles não se integram espontaneamente nas células. As linhagens de iPSC foram diferenciadas em progenitores hematopoiéticos através da agregação forçada associada à indução com citocinas específicas e um cultivo em suspensão. Dessa forma, nós obtivemos um protocolo dinâmico e eficiente de produção de células CD34+CD45+ com poucos dias de indução. Foram realizados experimentos iniciais de padronização da metodologia de CRISPR, para que essa metodologia possa ser utilizada no futuro para a correção da mutação da AF no gene da ?- globin. Além disso, a reação padronizada para o rastreamento da mutação no gene da ?-globin poderá ser usado em experimentos futuros de edição gênica para avaliar a correção da mutação. Em resumo, oferecemos uma ferramenta valiosa para uma melhor compreensão de como a AF ocorre, além de tornar possível o desenvolvimento de drogas e tratamentos mais eficazes e de fornecer um melhor entendimento dos tratamentos amplamente utilizados, como a hidroxiurea
Title in English
Induced pluripotent stem cell for study and treatment of sickle cell anemia
Keywords in English
Episomal vectors
Hematopoietic differentiation
iPSC
Sickle cell anemia
Abstract in English
Sickle cell anemia (SCA) is a monogenic disease of high mortality and morbidity, that affects millions of people worldwide. There is no definitive treatment that is broad, effective and safe for SCA, so the palliative treatments are the most used. The definitive treatment available is the allogeneic transplantation of hematopoietic stem cells, but with several complications involved. The establishment of an in vitro model allows better understanding of how the disease occurs, besides allowing the development of more effective new tests and treatments against the disease. In this context, the induced pluripotent stem cell (iPSC) technology, that emerged in 2006, is a powerful tool for basic research, tissue differentiation research and disease modeling, and a promise for future clinical applications, to find and screen new, more effective and safe drugs, besides the possibility of use in regenerative medicine, in the production of patient-specific cells for cell therapy. This work aimed to obtain a model for study and treatment of SCA using iPSC. For this, episomal vectors were used for reprogramming peripheral blood mononuclear cells to obtain integration-free iPSC. This cells were collected from patients treated with hydroxyurea and without treatment, for evaluation of the impact of the drug in reprogramming. The generated iPSC PBscd lines were characterized for pluripotent and differentiation potential. All the generated lines were shown to be pluripotent with potential for self-renewal and to form cells and tissues of the 3 germ layers. Screening of the vectors used for reprogramming showed that they are absent after about 10 passages, and that they do not integrate spontaneously into the cells. The iPSC lines were differentiated into hematopoietic progenitors through forced aggregation associated with induction with specific cytokines and culture in cell suspension. Thus, we obtained a dynamic and efficient protocol of CD34+CD45+ cells production with a few days of induction. Initial standardization experiments of CRISPR methodology was performed, so that this methodology can be used in the future to correct the ?-globin chain mutation of SCA. Also, the standardized reaction for the screening of ?-globin chain mutation can be used in future gene-editing experiments to evaluate the mutation correction. In summary, we offer a valuable tool for a better understanding of how SCA occurs, in addition to make possible the development of more effective drugs and treatments and providing better understanding of widely used treatments, such hydroxyrea
 
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Release Date
2019-07-03
Publishing Date
2017-07-26
 
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