Estudo do potencial angiogênico e para regenerar o tecido ósseo de BM-MSCs e AT-MSCs modificadas geneticamente utilizando CRISPR-Cas9 para sobre-expressar VEGF-A e BMP-9

• Processo: 19/01346-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2019
• Data de Término da vigência: 02 de junho de 2022
• Área de conhecimento: Ciências da Saúde - Odontologia - Cirurgia Buco-maxilo-facial
• Pesquisador responsável: Adalberto Luiz Rosa
• Beneficiário: Gileade Pereira Freitas
• Instituição Sede: Faculdade de Odontologia de Ribeirão Preto (FORP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 17/12622-7 - Terapia celular: potencial de células-tronco mesenquimais, VEGF-A e BMP-9 para regenerar tecido ósseo, AP.TEM
• Assunto(s): Células-tronco Osso e ossos Terapia baseada em transplante de células e tecidos Medicina regenerativa Fatores de crescimento
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Células-tronco | CRISP-Cas9 | fatores de crescimento | Medicina regenerativa | tecido ósseo | terapia celular | Terapia Celular

Resumo

O osso é um tecido com grande capacidade de regeneração, mas em algumas situações a extensão da injúria impede o reparo do tecido. Nesse cenário, a terapia celular utilizando células-tronco mesenquimais (do Inglês, mesenchymal stem cells - MSCs) tem atraído a atenção de diversos grupos de pesquisa por ser uma alternativa promissora em relação aos tratamentos existentes. No entanto, diversos aspectos moleculares, celulares e teciduais, ainda não abordados na literatura, necessitam ser investigados para tornar essa terapia um tratamento efetivo para a regeneração de defeitos ósseos em pacientes saudáveis ou acometidos por doenças sistêmicas que afetam o processo de reparo ósseo, como a osteoporose, a diabetes mellitus e a hipertensão. Nesse contexto, o presente projeto é composto por três subprojetos, cujos objetivos são: (1) investigar o potencial de MSCs derivadas de medula óssea (do Inglês, bone marrow - BM-MSCs) e de tecido adiposo (do Inglês, adipose tissue - AT-MSCs), tratadas com fator de crescimento do endotélio vascular A (do Inglês, vascular endothelial growth fator A - VEGF-A) e/ou proteína óssea morfogenética 9 (do Inglês, bone morphogenetic protein 9 - BMP-9) para regenerar o tecido ósseo; (2) investigar o potencial dessas MSCs modificadas geneticamente para sobre-expressar VEGF-A e/ou BMP-9 para regenerar o tecido ósseo e (3) avaliar a influência de BM-MSCs obtidas de ratos saudáveis sobre a diferenciação osteoblástica de BM-MSCs obtidas de ratos osteoporóticos, diabéticos e hipertensos. Para o desenvolvimento dos subprojetos 1 e 2, BM-MSCs e AT-MSCs serão tratadas com VEGF-A e/ou BMP-9 ou modificadas geneticamente utilizando agrupados de curtas repetições palindrômicas regularmente interespaçadas (CRISPR-Cas9) para sobre-expressar VEGF-A e/ou BMP-9. Essas células serão caracterizadas in vitro quanto ao potencial angiogênico e osteogênico e à expressão gênica e proteica em larga escala. Para a regeneração do tecido ósseo, as BM-MSCs e AT-MSCs associadas ao VEGF-A e/ou BMP-9 ou modificadas para sobre-expressar VEGF-A e/ou BMP-9 serão injetadas diretamente em defeitos criados em calvárias de ratos. Inicialmente, o tempo de permanência das células nos defeitos ósseos será avaliado por luminescência, utilizando a injeção de células transfectadas com luciferase. Por até 4 semanas após a injeção de células, a progressão da formação de vasos sanguíneos e de tecido ósseo será avaliada por microtomografia computadorizada (micro-CT) in vivo. Ao final de 4 semanas, os animais serão eutanasiados e as amostras serão avaliadas por análise histológica. No subprojeto 3, será avaliada a influência de BM-MSCs obtidas de ratos saudáveis sobre a diferenciação osteoblástica de BM-MSCs obtidas de ratos osteoporóticos, diabéticos e hipertensos utilizando um modelo de co-cultura indireta. Trata-se de estudo in vitro, cujos resultados, poderão gerar desdobramentos durante o desenvolvimento do presente projeto, com vistas à aplicação das terapias abordadas nos subprojetos 1 e 2 para a investigação da regeneração óssea nos modelos de patologias abordados no subprojeto 3. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

FREITAS, GILEADE P.; LOPES, HELENA B.; SOUZA, ALANN T. P.; GOMES, MARIA PAULA O.; QUILES, GEORGIA K.; GORDON, JONATHAN; TYE, CORALEE; STEIN, JANET L.; STEIN, GARY S.; LIAN, JANE B.; et al. Mesenchymal stem cells overexpressing BMP-9 by CRISPR-Cas9 present high in vitro osteogenic potential and enhance in vivo bone formation. Gene Therapy, v. 28, n. 12, p. 748-759, DEC 2021. (19/01346-4, 16/23850-8)

CALIXTO, ROBSON DIEGO; FREITAS, GILEADE PEREIRA; SOUZA, PAOLA GOMES; RAMOS, JAQUELINE ISADORA REIS; SANTOS, ISABELA CRISTINE; DE OLIVEIRA, FABIOLA SINGARETTI; ALMEIDA, ADRIANA LUISA GONCALVES; ROSA, ADALBERTO LUIZ; BELOTI, MARCIO MATEUS. Effect of the secretome of mesenchymal stem cells overexpressing BMP-9 on osteoblast differentiation and bone repair. Journal of Cellular Physiology, v. N/A, p. 13-pg., 2023-09-03. (17/12622-7, 20/06599-5, 19/01346-4)

FREITAS, GILEADE P.; LOPES, HELENA B.; SOUZA, ALANN T. P.; GOMES, MARIA PAULA O.; QUILES, GEORGIA K.; GORDON, JONATHAN; TYE, CORALEE; STEIN, JANET L.; STEIN, GARY S.; LIAN, JANE B.; et al. Mesenchymal stem cells overexpressing BMP-9 by CRISPR-Cas9 present high in vitro osteogenic potential and enhance in vivo bone formation. Gene Therapy, MAR 2021. (16/23850-8, 19/01346-4)