Nova célula-tronco pode superar obstáculos para a medicina regenerativa

Nova célula-tronco pode superar obstáculos para a medicina regenerativa

Cientistas do Salk Institute descobrem novo tipo de célula-tronco que pode potencialmente gerar tecidos maduros e funcionais

LA JOLLA – Cientistas do Instituto Salk descobriram um novo tipo de célula-tronco pluripotente – células capazes de se desenvolver em qualquer tipo de tecido – cuja identidade está ligada à sua localização em um embrião em desenvolvimento. Isso contrasta com as células-tronco tradicionalmente usadas em estudos científicos, que são caracterizadas por seu estágio de desenvolvimento relacionado ao tempo.

No artigo, publicado em 6 de maio de 2015 em Natureza, os cientistas relatam o uso dessas novas células-tronco para desenvolver o primeiro método confiável para integrar células-tronco humanas em embriões de camundongos inviáveis ​​em uma placa de laboratório de tal forma que as células humanas começaram a se diferenciar em tecidos em estágio inicial.

Nesta imagem, um novo tipo de célula-tronco humana é mostrado em verde, integrando-se e desenvolvendo-se nas células circundantes de um embrião de camundongo inviável. Vermelho indica células da linhagem endodérmica. As células da endoderme podem dar origem ao tecido que reveste os órgãos dos sistemas digestivo e respiratório. A nova célula-tronco, desenvolvida no Instituto Salk, promete um dia cultivar células e tecidos funcionais de substituição.

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Imagem: Cortesia do Salk Institute for Biological Studies

“As células específicas da região que encontramos podem fornecer enormes vantagens em laboratório para estudar desenvolvimento, evolução e doenças, e podem oferecer caminhos para a geração de novas terapias”, diz Salk Professor Juan Carlos Izpisua Belmonte, autor sênior do artigo e titular da cadeira Roger Guillemin da Salk.

Os pesquisadores apelidaram essa nova classe de células de “células-tronco pluripotentes seletivas de região”, ou rsPSCs, para abreviar. As rsPSCs eram mais fáceis de crescer em laboratório do que as células-tronco pluripotentes humanas convencionais e ofereciam vantagens para produção em larga escala e edição de genes (alterando o DNA de uma célula), ambos recursos desejáveis ​​para terapias de substituição celular.

Para produzir as células, os cientistas do Salk desenvolveram uma combinação de sinais químicos que direcionavam as células-tronco humanas em uma placa de laboratório para se tornarem espacialmente orientadas.

Eles então inseriram as células-tronco humanas orientadas espacialmente (rsPSCs humanas) em regiões específicas de embriões de camundongos parcialmente dissecados e os cultivaram em um prato por 36 horas. Separadamente, eles também inseriram células-tronco humanas cultivadas usando métodos convencionais, para que pudessem comparar as técnicas existentes com sua nova técnica.

Enquanto as células-tronco humanas derivadas de métodos convencionais não conseguiram se integrar aos embriões modificados, as rsPSCs humanas começaram a se desenvolver em tecidos em estágio inicial. As células nesta região de um embrião inicial sofrem mudanças dinâmicas para dar origem a todas as células, tecidos e órgãos do corpo. De fato, as rsPSCs humanas começaram o processo de diferenciação nas três principais camadas celulares no início do desenvolvimento, conhecidas como ectoderma, mesoderma e endoderma. Os pesquisadores do Salk impediram que as células se diferenciassem ainda mais, mas cada camada germinativa era teoricamente capaz de dar origem a tecidos e órgãos específicos.

Juan Carlos Izpisua Belmonte e Jun Wu

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Imagem: Cortesia do Salk Institute for Biological Studies

Colaborando com os laboratórios de Salk Professors José Ecker e Alan Saghatelian, a equipe de Izpisua Belmonte realizou uma extensa caracterização das novas células e descobriu que os rsPSCs apresentavam características moleculares e metabólicas distintas, bem como novas assinaturas epigenéticas - isto é, padrões de modificações químicas no DNA que controlam quais genes são ativados ou desativados sem alterar o DNA seqüência.

“O estado seletivo da região dessas células-tronco é totalmente novo para células-tronco cultivadas em laboratório e oferece informações importantes sobre como as células-tronco humanas podem ser diferenciadas em derivados que dão origem a uma ampla gama de tecidos e órgãos”, diz Jun Wu, pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Izpisua Belmonte e primeiro autor do novo artigo. “Não precisamos apenas considerar o tempo, mas também as características espaciais das células-tronco. Compreender ambos os aspectos da identidade de uma célula-tronco pode ser crucial para gerar tipos de células funcionais e maduras para a medicina regenerativa”.

A nova célula-tronco (verde), desenvolvida no Instituto Salk, promete um dia cultivar células e tecidos funcionais de substituição.

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Imagem: Cortesia do Salk Institute for Biological Studies

Outros autores no artigo incluem: Daiji Okamura, Mo Li, Keiichiro Suzuki, Li Ma, Zhongwei Li, Chris Benner, Isao Tamura, Marie N. Krause, Joseph R. Nery, Zhuzhu Zhang, Tomoaki Hishida, Yuta Takahashi, Emi Aizawa, Na Young Kim, Concepcion Rodriguez Esteban, Alan Saghatelian, Joseph Ecker, Chongyuan Luo, Yupeng He, todos do Salk Institute; Tingting Du e Bing Ren do University of California, San Diego; Jeronimo Lajara e Pedro Guillen, da UCAM Universidad Católica San Antonio, Múrcia, Espanha; Josep M. Campistol, Clínica Hospitalar de Barcelona, Espanha; e Pablo Ross do University of California, Davis.

A pesquisa foi apoiada pela Universidad Católica San Antonio, a Instituto Médico Howard Hughes, a Fundação Pedro Guillen, a G. Harold e Leila Y. Mathers Charitable Foundation, Leona M. e Harry B. Helmsley Charitable Trust e os votos de Fundação Moxie.

Sobre o Salk Institute for Biological Studies:
O Salk Institute for Biological Studies é uma das instituições de pesquisa básica mais proeminentes do mundo, onde professores de renome internacional investigam questões fundamentais das ciências da vida em um ambiente único, colaborativo e criativo. Com foco na descoberta e na orientação de futuras gerações de pesquisadores, os cientistas da Salk fazem contribuições inovadoras para nossa compreensão do câncer, envelhecimento, Alzheimer, diabetes e doenças infecciosas, estudando neurociência, genética, biologia celular e vegetal e disciplinas relacionadas.

As realizações do corpo docente foram reconhecidas com inúmeras honras, incluindo Prêmios Nobel e associações na Academia Nacional de Ciências. Fundado em 1960 pelo pioneiro da vacina contra a poliomielite Jonas Salk, MD, o Instituto é uma organização independente sem fins lucrativos e um marco arquitetônico.