Pesquisadores aprendem como cultivar células cerebrais antigas

Pesquisadores aprendem como cultivar células cerebrais antigas

LA JOLLA–Pela primeira vez, os cientistas podem usar amostras de pele de pacientes mais velhos para criar células cerebrais sem retroceder primeiro o relógio da juventude nas células. A nova técnica, que produz células semelhantes às encontradas no cérebro de pessoas mais velhas, será uma benção para os cientistas que estudam doenças relacionadas à idade, como A doença de Alzheimer e Parkinson.

“Isso nos permite manter as assinaturas relacionadas à idade nas células, para que possamos estudar mais facilmente os efeitos do envelhecimento no cérebro”, diz medidor enferrujado, professor do Instituto Salk Laboratório de Genética e autor sênior do artigo, publicado em 8 de outubro de 2015 em Cell Stem Cell.

“Ao usar essa abordagem poderosa, podemos começar a responder a muitas perguntas sobre a fisiologia e o mecanismo molecular das células nervosas humanas – não apenas sobre o envelhecimento saudável, mas também sobre o envelhecimento patológico”, diz martin hetzer, um professor da Salk também envolvido no trabalho.

Os cientistas da Salk desenvolveram uma nova técnica para cultivar células cerebrais envelhecidas a partir da pele dos pacientes. Fibroblastos (células no tecido conjuntivo) de doadores humanos idosos são convertidos diretamente em neurônios induzidos, mostrado.

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Imagem: Cortesia do Salk Institute for Biological Studies

Historicamente, modelos animais – de moscas-das-frutas a camundongos – têm sido a técnica preferida para estudar as consequências biológicas do envelhecimento, especialmente em tecidos que não podem ser facilmente amostrados de seres humanos vivos, como o cérebro. Nos últimos anos, os pesquisadores têm se voltado cada vez mais para as células-tronco para estudar várias doenças em humanos. Por exemplo, os cientistas podem pegar as células da pele dos pacientes e transformá-las em células-tronco pluripotentes induzidas, que têm a capacidade de se transformar em qualquer célula do corpo. A partir daí, os pesquisadores podem solicitar que as células-tronco se transformem em células cerebrais para um estudo mais aprofundado. Mas esse processo – mesmo ao retirar células da pele de um ser humano mais velho – não garante células-tronco com propriedades “mais velhas”.

“À medida que os pesquisadores começaram a usar mais essas células, ficou claro que durante o processo de reprogramação para criar células-tronco, a célula também foi rejuvenescida de outras maneiras”, diz Jerome Mertens, pesquisador de pós-doutorado e primeiro autor do novo artigo.

As assinaturas epigenéticas em células mais velhas – padrões de marcas químicas no DNA que determinam quais genes são expressos quando – foram redefinidas para corresponder às assinaturas mais jovens no processo. Isso dificultou o estudo do envelhecimento do cérebro humano, já que os pesquisadores não conseguiam criar células cerebrais 'velhas' com essa abordagem.

Gage, Hetzer, Mertens e seus colegas decidiram tentar outra abordagem, recorrendo a uma técnica ainda mais nova que permite converter diretamente células da pele em neurônios, criando o que é chamado de neurônio induzido. “Alguns anos atrás, os pesquisadores mostraram que é possível fazer isso, ignorando completamente o estado precursor das células-tronco”, diz Mertens.

Os cientistas coletaram células da pele de 19 pessoas, desde o nascimento até os 89 anos, e as levaram a se transformar em células cerebrais usando a técnica de células-tronco pluripotentes induzidas e a abordagem de conversão direta. Em seguida, eles compararam os padrões de expressão gênica nos neurônios resultantes com células retiradas de cérebros autopsiados.

Jerome Mertens e Rusty Gage

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Imagem: Cortesia do Salk Institute for Biological Studies

Quando o método de células-tronco pluripotentes induzidas foi usado, como esperado, os padrões nos neurônios eram indistinguíveis entre amostras derivadas jovens e velhas. Mas as células cerebrais que foram criadas usando a técnica de conversão direta tinham diferentes padrões de expressão gênica, dependendo se foram criadas a partir de doadores jovens ou adultos mais velhos.

“Os neurônios que derivamos mostraram diferenças dependendo da idade do doador”, diz Mertens. “E eles realmente mostram mudanças na expressão genética que foram previamente implicadas no envelhecimento cerebral”. Por exemplo, os níveis de uma proteína de poro nuclear chamada RanBP17 – cujo declínio está ligado a defeitos de transporte nuclear que desempenham um papel em doenças neurodegenerativas – foram mais baixos nos neurônios derivados de pacientes mais velhos.

Agora que a conversão direta de células da pele em neurônios demonstrou reter essas assinaturas da idade, Gage espera que a técnica se torne uma ferramenta valiosa para estudar o envelhecimento. E, embora o trabalho atual tenha testado apenas sua eficácia na criação de células cerebrais, ele suspeita que um método semelhante permitirá que os pesquisadores criem células cardíacas e hepáticas envelhecidas também.

Outros pesquisadores do estudo foram Apua CM Paquola, Manching Ku, Emily Hatch, Lena Bohnke, Shauheen Ladjevardi, Sean McGrath, Benjamin Campbell, Hyungjun Lee, Joseph R. Hardy, J. Tiago Goncalves, Tomohisa Toda e Yongsung Kim do Instituto Salk ; Jurgen Winkler da Universidade Friederich-Alexander Erlangen-Nuremberg; e Jun Yao da Universidade de Tsinghau.

O trabalho e os pesquisadores envolvidos foram apoiados por bolsas do G. Harold & Leila Y. Mathers Charitable Foundation, Fundação JPB, Leona M. e Harry B. Helmsley Charitable Trust, Annette Merle Smith, CIRM, Ministério Federal da Educação e Pesquisa da Alemanha e os votos de Fundação Glenn para Pesquisa Médica.