Pesquisadores encontram uma maneira de retardar o envelhecimento das células-tronco

Pesquisadores encontram uma maneira de retardar o envelhecimento das células-tronco

Cientistas da Salk dizem que suas descobertas podem levar a estratégias para tratar doenças relacionadas à idade e melhorar a medicina regenerativa

LA JOLLA, CA—Células-tronco são blocos de construção essenciais para todos os organismos, de plantas a humanos. Eles podem se dividir e se renovar ao longo da vida, diferenciando-se nos tecidos especializados necessários durante o desenvolvimento, bem como nas células necessárias para reparar o tecido adulto.

Portanto, podem ser considerados imortais, na medida em que se recriam e regeneram tecidos ao longo da vida de uma pessoa, mas isso não significa que não envelhecem. Eles o fazem, perdendo gradualmente sua capacidade de manter tecidos e órgãos com eficácia.

Agora, pesquisadores do Salk Institute for Biological Studies descobriram uma série de eventos biológicos que envolvem o entorno das células-tronco, conhecido como seu “nicho”, como o culpado na perda de células-tronco devido ao envelhecimento. Suas descobertas, publicadas em 23 de maio na Natureza, têm implicações para o tratamento de doenças relacionadas à idade e para a eficácia da medicina regenerativa.

Estas imagens de microscópio fluorescente de testículos de moscas-das-frutas jovens (esquerda) e velhas (direita) mostram o efeito do envelhecimento no nicho de células-tronco (parte superior central). As células centrais (vermelhas) que funcionam como parte do nicho de suporte das células-tronco expressam mais de um microRNA conhecido como deixe-7 (verde) em moscas envelhecidas, que altera as propriedades de sinalização das células hub, levando a menos células-tronco ao redor do hub que estão disponíveis para manutenção do tecido.

Imagem: Cortesia do Salk Institute for Biological Studies

“As descobertas sugerem, por exemplo, que colocar células-tronco novas ou jovens em um ambiente antigo – o de um paciente idoso – pode não levar ao melhor resultado na regeneração de tecidos”, diz o pesquisador sênior do estudo, Leanne Jones, professor associado da Salk's Laboratório de Genética.

As células-tronco residem em um microambiente de outras células – o nicho – que é conhecido por desempenhar um papel na função das células-tronco. Por exemplo, depois que um tecido é ferido, o nicho sinaliza para as células-tronco formarem um novo tecido. Acredita-se que as células-tronco e seu nicho enviem sinais entre si para ajudar a manter sua potência ao longo da vida.

Mas, embora a perda da função dos tecidos e órgãos durante o envelhecimento tenha sido atribuída à diminuição da função das células-tronco, não está claro como esse declínio ocorre. O laboratório de Jones tem investigado uma série de cenários possíveis, como se a perda da função do tecido se deve a uma diminuição no número de células-tronco, à incapacidade das células-tronco de responder aos sinais de seu nicho ou à sinalização reduzida do nicho.

Para explorar o envelhecimento das células-tronco, Jones usa células encontradas nos testículos do macho da mosca da fruta, Drosophila melanogaster, que são notavelmente semelhantes aos encontrados em humanos.

Os pesquisadores mostram como os sinais do nicho que agem para manter a vitalidade das células-tronco das moscas se perdem com o tempo, levando a um declínio no número de células-tronco disponíveis para manter o tecido. Eles também mostram que a restauração desses sinais revitaliza as células.

“O comportamento das células-tronco é semelhante entre moscas e humanos, então nossas descobertas têm grandes implicações para avanços no uso de células-tronco de tecidos para tratar o declínio ou regeneração de tecidos relacionados à idade após uma lesão”, diz um dos primeiros autores do artigo, Hila Toledano, um ex-investigador do Salk que agora está na Universidade de Haifa, em Israel.

Os pesquisadores do Salk descobriram que, à medida que o nicho de células-tronco envelhece, as células produzem um microRNA (uma molécula que desempenha um papel negativo na produção de proteínas a partir do RNA) conhecido como deixe-7. Sabe-se que esse microRNA existe em várias espécies, incluindo humanos, e ajuda a cronometrar eventos que ocorrem durante o desenvolvimento.

Este aumento em deixe-7 leva a um efeito dominó que liga o envelhecimento ao influenciar uma proteína conhecida como Imp, cuja função é proteger outra molécula, Upd, que é secretada de uma área-chave do nicho.

Em suma, o Upd promove a sinalização que mantém as células-tronco ativas e em contato com o nicho para que elas se autorrenovem. E à medida que o envelhecimento avança, aumenta a expressão de deixe-7 em última análise, leva a níveis mais baixos de Upd, diminuindo o número de células-tronco ativas no nicho. O que leva ao acúmulo de deixe-7 no nicho de moscas envelhecidas ainda permanece uma questão em aberto.

Os pesquisadores também demonstraram que poderiam reverter essa perda de células-tronco relacionada à idade, aumentando a expressão de Imp. “Desativamos o interruptor do envelhecimento”, diz Jones.

Esse antídoto para o envelhecimento pode ser obtido de várias maneiras, como prevenir deixe-7 de ser elevado, bloqueando a destruição de Upd ou aumentando a expressão de Imp. “Essa pesquisa abre novos caminhos para o desenvolvimento de medicamentos que visam estimular as células-tronco do próprio paciente a superar as consequências do envelhecimento”, diz Toledano.

Jones diz que o estudo descobriu um mecanismo pelo qual um nicho pode perder sua função de suporte e demonstra que isso pode ser revertido. “Em pacientes, isso pode incluir o co-transplante de componentes do próprio nicho ou o rejuvenescimento do nicho usando terapia medicamentosa para apoiar as células-tronco transplantadas”, diz Jones.

Os co-autores incluem Cecilia D'Alterio, do Laboratório de Genética de Salk, Benjamin Czech, do Instituto Médico Howard Hughes e do Laboratório Cold Spring Harbor, e Erel Levine, da Universidade de Harvard.

O estudo foi financiado por G. Harold e Leila Y. Mathers Charitable Foundation, Fundação Médica Ellison, Fundação Esmeralda, Federação Americana para Pesquisa do Envelhecimento e no National Institutes of Health.

Sobre o Salk Institute for Biological Studies:
O Salk Institute for Biological Studies é uma das mais proeminentes instituições de pesquisa básica 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.