A hematopoese tem sido bem descrita em modelos murinos nas últimas décadas, contudo, trabalhos demonstrando os mecanismos da hematopoese em humanos ainda são escassos. A derivação da primeira linhagem de células-tronco embrionárias humanas (CTEhs) em 1998, gerou novas perspectivas tanto para o estudo da hematopoese na tentativa de mimetizar o que ocorre naturalmente durante o desenvolvimento embrionário, quanto para a aplicação clínica das células hematopoéticas obtidas a partir da diferenciação dessas células. Contudo, apesar de inúmeros trabalhos terem demonstradoa obtenção de células hematopoéticas a partir de CTEhs, os protocolos têm gerado quantidades variáveis de células, com baixa eficiência e com propriedades funcionais de células primitivas. Desse modo, este trabalho procurou estabelecer um modelo próprio de diferenciação de CTEhs-H1 em células progenitoras hematopoéticas para que estas pudessem ser melhor caracterizadas e obtidas de forma mais eficiente. Para isto, foi desenvolvido um sistema de diferenciação baseado no co-cultivo da linhagem de CTEh-H1 com fibroblastos de embrião de camundongo (MEFs), em meio de diferenciação suplementado soro fetal bovino (SFB) e citocinas e fatores de crescimento hematopoéticos em baixas concentrações. Como resultado, o desenvolvimento do presente trabalho permitiu o estabelecimento de um método para geração de populações mistas de células enriquecidas em CPHs positivas para o marcador CD45, o qual mostrou ser coexpresso com outros marcadores hematopoéticos (CD31, CD43, CD71 e CD38), e células hematopoéticas maduras positivas para marcadores mielóide-específicos (235a, CD14, CD15, CD16) e com características morfológicas típicas. Foi demonstrado que as células obtidas expressavam genes relativos ao sistema hematopoético (CD45, CD31, runx1, tal1, lmo2, prom1, CD34 e notch1), e possuíam potencial clonogênico in vitro da ordem de 1/574 células plaqueadas. Em adição, corroboramos os achados de que as células hematopoéticas apresentam duas origens distintas: a partir do endotelio hemogênico e a partir de células com propriedades hemangioblásticas independentes do endotélio hemogênico. / Hematopoiesis has been well described in murine models in recent decades, however, studies demonstrating the mechanisms of hematopoiesis in humans are still scarce. The first human embryonic stem cells line (hESCs) derived in 1998, has generated new perspectives about the study of hematopoiesis as in attempting to mimic what naturally occurs during embryonic development, as for clinical application of hematopoietic cells obtained from the differentiation of these cells. However, although numerous studies have shown the production of hematopoietic cells derived from hESCs, the protocols have generated varying quantities of cells with low efficiency and functional properties of primitive stem cells. Thus, this study sought to establish our own model for hESC-H1 differentiation in hematopoietic progenitor cells so that they could be better characterized and obtained more efficiently. For this way, we developed a differentiation system based on co-culture of hESC-H1 line with inactivated mouse embryonic fibroblasts (MEFs) in differentiation medium supplemented with fetal calf serum (FCS) and cytokines and hematopoietic growth factors in low concentrations. As a result, the development of this study allowed the establishment of a method for generation of mixed population of cells enriched in hematopoietic progenitor cells positive for the marker CD45, which proved to be co-expressed with other hematopoietic markers (CD31, CD43, CD71 and CD38), and mature hematopoietic cells positive for myeloid-specific markers (235a, CD14, CD15, CD16) and morphological characteristics typical. It was shown that these cells expressed genes related to the hematopoietic system (CD45, CD31, runx1, TAL1, LMO2, prom1, CD34 and NOTCH1), and had clonogenic potential in vitro of 1/574 plated cells. In addition, we corroborate the findings that hematopoietic cells have two distinct origins: they can arise as from an hemogenic endothelium as from cells with hemangioblastic properties by an hemogenic endothelium-independent way.

O saco vitelino é o único anexo embrionário presente em todas as espécies dos embriões vertebrados, répteis, aves e mamíferos. Em mamíferos domésticos o saco vitelino é inicialmente grande, pois nestas espécies ele é transitório. Após a implantação, surge no mesênquima lateral à notocorda agrupamentos de células, denominados ilhotas sanguíneas, que representam os progenitores dos sistemas vascular e hematopoético: os hemangioblastos. Os hemangioblastos centrais das ilhas sanguíneas formam as primeiras células-tronco hematopoéticas, enquanto os hemangioblastos periféricos se diferenciam em angioblastos, os precursores dos vasos sanguíneos. O desenvolvimento inicial da atividade hematopoética no saco vitelino conduz a hipótese de que esse tecido é o local primário de desenvolvimento hematopoético e que as células-tronco derivadas dele semeiam os outros sítios intraembriônicos. Foi possível observar nas análises microscópicas que realmente existe uma relação entre ambas linhagens. Nas análises de expressão gênica, alguns genes expressos pelo hemangioblasto apresentaram alta expressão nas análises D+0 e outros genes também específicos do hemangioblasto, porém em estágios secundários de diferenciação como os encontrados na região aórtica, a nível de endotélio hemogênico apresentaram altos níveis de expressão após 3 dias em cultivo. Concluímos portanto, que o saco vitelino por ser o local primário de formação das células sanguíneas e endoteliais nos estágios iniciais da embriogênese, por serem primitivas e, portanto não expressarem marcadores de células maduras na sua superfície, tornam estas células uma importante fonte de células-tronco relevante para a Terapia Celular para hemofilia e muitas outras doenças humanas. / The yolk sac is the single attachment embryo present in all species of vertebrate embryos, reptiles, birds and mammals. In domestic mammals the yolk sac is initially large, since these species it is transient. After implantation, appears in the lateral mesenchyme to the notochord cell clusters, called \"blood islands\" that represent the progenitors of vascular and hematopoietic systems: the hemangioblasts. The central islands hemangioblasts form the first blood hematopoietic stem cells, while peripheral hemangioblasts, the angioblastic differentiate into the precursors of blood vessels. The initial development of the yolk sac hematopoietic activity leads to the hypothesis that this tissue is the primary site of development and that hematopoietic stem cells derived from them sow other intraembryos sites. It was observed in the microscopic analysis that there is indeed a relationship between the two lineages. In the analysis of gene expression, some genes expressed by hemangioblasts showed high expression in D+0 and other specific genes also hemangioblasts, but in secondary stages of differentiation as found in the aortic region, the level of hemogenic endothelium showed high levels of expression after 3 days in culture. We therefore conclude that the yolk sac to be the primary site of formation of blood and endothelial cells in the early stages of embryogenesis, for its cells be primitive and therefore do not express markers of mature cells on the surface, these cells become an important source of cells relevant to stem cell therapy for hemophilia and many other human diseases.

A hematopoese tem sido bem descrita em modelos murinos nas últimas décadas, contudo, trabalhos demonstrando os mecanismos da hematopoese em humanos ainda são escassos. A derivação da primeira linhagem de células-tronco embrionárias humanas (CTEhs) em 1998, gerou novas perspectivas tanto para o estudo da hematopoese na tentativa de mimetizar o que ocorre naturalmente durante o desenvolvimento embrionário, quanto para a aplicação clínica das células hematopoéticas obtidas a partir da diferenciação dessas células. Contudo, apesar de inúmeros trabalhos terem demonstradoa obtenção de células hematopoéticas a partir de CTEhs, os protocolos têm gerado quantidades variáveis de células, com baixa eficiência e com propriedades funcionais de células primitivas. Desse modo, este trabalho procurou estabelecer um modelo próprio de diferenciação de CTEhs-H1 em células progenitoras hematopoéticas para que estas pudessem ser melhor caracterizadas e obtidas de forma mais eficiente. Para isto, foi desenvolvido um sistema de diferenciação baseado no co-cultivo da linhagem de CTEh-H1 com fibroblastos de embrião de camundongo (MEFs), em meio de diferenciação suplementado soro fetal bovino (SFB) e citocinas e fatores de crescimento hematopoéticos em baixas concentrações. Como resultado, o desenvolvimento do presente trabalho permitiu o estabelecimento de um método para geração de populações mistas de células enriquecidas em CPHs positivas para o marcador CD45, o qual mostrou ser coexpresso com outros marcadores hematopoéticos (CD31, CD43, CD71 e CD38), e células hematopoéticas maduras positivas para marcadores mielóide-específicos (235a, CD14, CD15, CD16) e com características morfológicas típicas. Foi demonstrado que as células obtidas expressavam genes relativos ao sistema hematopoético (CD45, CD31, runx1, tal1, lmo2, prom1, CD34 e notch1), e possuíam potencial clonogênico in vitro da ordem de 1/574 células plaqueadas. Em adição, corroboramos os achados de que as células hematopoéticas apresentam duas origens distintas: a partir do endotelio hemogênico e a partir de células com propriedades hemangioblásticas independentes do endotélio hemogênico. / Hematopoiesis has been well described in murine models in recent decades, however, studies demonstrating the mechanisms of hematopoiesis in humans are still scarce. The first human embryonic stem cells line (hESCs) derived in 1998, has generated new perspectives about the study of hematopoiesis as in attempting to mimic what naturally occurs during embryonic development, as for clinical application of hematopoietic cells obtained from the differentiation of these cells. However, although numerous studies have shown the production of hematopoietic cells derived from hESCs, the protocols have generated varying quantities of cells with low efficiency and functional properties of primitive stem cells. Thus, this study sought to establish our own model for hESC-H1 differentiation in hematopoietic progenitor cells so that they could be better characterized and obtained more efficiently. For this way, we developed a differentiation system based on co-culture of hESC-H1 line with inactivated mouse embryonic fibroblasts (MEFs) in differentiation medium supplemented with fetal calf serum (FCS) and cytokines and hematopoietic growth factors in low concentrations. As a result, the development of this study allowed the establishment of a method for generation of mixed population of cells enriched in hematopoietic progenitor cells positive for the marker CD45, which proved to be co-expressed with other hematopoietic markers (CD31, CD43, CD71 and CD38), and mature hematopoietic cells positive for myeloid-specific markers (235a, CD14, CD15, CD16) and morphological characteristics typical. It was shown that these cells expressed genes related to the hematopoietic system (CD45, CD31, runx1, TAL1, LMO2, prom1, CD34 and NOTCH1), and had clonogenic potential in vitro of 1/574 plated cells. In addition, we corroborate the findings that hematopoietic cells have two distinct origins: they can arise as from an hemogenic endothelium as from cells with hemangioblastic properties by an hemogenic endothelium-independent way.

O saco vitelino é o único anexo embrionário presente em todas as espécies dos embriões vertebrados, répteis, aves e mamíferos. Em mamíferos domésticos o saco vitelino é inicialmente grande, pois nestas espécies ele é transitório. Após a implantação, surge no mesênquima lateral à notocorda agrupamentos de células, denominados ilhotas sanguíneas, que representam os progenitores dos sistemas vascular e hematopoético: os hemangioblastos. Os hemangioblastos centrais das ilhas sanguíneas formam as primeiras células-tronco hematopoéticas, enquanto os hemangioblastos periféricos se diferenciam em angioblastos, os precursores dos vasos sanguíneos. O desenvolvimento inicial da atividade hematopoética no saco vitelino conduz a hipótese de que esse tecido é o local primário de desenvolvimento hematopoético e que as células-tronco derivadas dele semeiam os outros sítios intraembriônicos. Foi possível observar nas análises microscópicas que realmente existe uma relação entre ambas linhagens. Nas análises de expressão gênica, alguns genes expressos pelo hemangioblasto apresentaram alta expressão nas análises D+0 e outros genes também específicos do hemangioblasto, porém em estágios secundários de diferenciação como os encontrados na região aórtica, a nível de endotélio hemogênico apresentaram altos níveis de expressão após 3 dias em cultivo. Concluímos portanto, que o saco vitelino por ser o local primário de formação das células sanguíneas e endoteliais nos estágios iniciais da embriogênese, por serem primitivas e, portanto não expressarem marcadores de células maduras na sua superfície, tornam estas células uma importante fonte de células-tronco relevante para a Terapia Celular para hemofilia e muitas outras doenças humanas. / The yolk sac is the single attachment embryo present in all species of vertebrate embryos, reptiles, birds and mammals. In domestic mammals the yolk sac is initially large, since these species it is transient. After implantation, appears in the lateral mesenchyme to the notochord cell clusters, called \"blood islands\" that represent the progenitors of vascular and hematopoietic systems: the hemangioblasts. The central islands hemangioblasts form the first blood hematopoietic stem cells, while peripheral hemangioblasts, the angioblastic differentiate into the precursors of blood vessels. The initial development of the yolk sac hematopoietic activity leads to the hypothesis that this tissue is the primary site of development and that hematopoietic stem cells derived from them sow other intraembryos sites. It was observed in the microscopic analysis that there is indeed a relationship between the two lineages. In the analysis of gene expression, some genes expressed by hemangioblasts showed high expression in D+0 and other specific genes also hemangioblasts, but in secondary stages of differentiation as found in the aortic region, the level of hemogenic endothelium showed high levels of expression after 3 days in culture. We therefore conclude that the yolk sac to be the primary site of formation of blood and endothelial cells in the early stages of embryogenesis, for its cells be primitive and therefore do not express markers of mature cells on the surface, these cells become an important source of cells relevant to stem cell therapy for hemophilia and many other human diseases.