Células cerebrais capazes de mudar para o "início da carreira"

Células cerebrais capazes de mudar para o “início da carreira”

Cientistas da Salk encontram uma única molécula que controla o destino dos neurônios sensoriais maduros

LA JOLLA – Cientistas do Instituto Salk descobriram que o papel dos neurônios – que são responsáveis ​​por tarefas específicas no cérebro – é muito mais flexível do que se acreditava anteriormente.

Ao estudar neurônios sensoriais em camundongos, a equipe de Salk descobriu que o mau funcionamento de uma única molécula pode levar o neurônio a fazer uma mudança de “início de carreira”, alterando um neurônio originalmente destinado a processar som ou toque, por exemplo, para processar visão.

A descoberta, relatada em 11 de maio de 2015 em PNAS, ajudará os neurocientistas a entender melhor como a arquitetura do cérebro é codificada molecularmente e como ela pode ser mal conectada. Também pode apontar maneiras de prevenir ou tratar distúrbios humanos (como o autismo) que apresentam anormalidades substanciais na estrutura cerebral.

“Encontramos um mecanismo inesperado que fornece plasticidade cerebral surpreendente em neurônios sensoriais maduros”, diz o primeiro autor do estudo, Andreas Zembrzycki, pesquisador associado sênior do Salk Institute.

O mecanismo, um fator de transcrição chamado Lhx2 que foi inativado em neurônios, pode ser usado para ativar ou desativar genes para alterar a função de um neurônio sensorial em camundongos. Sabe-se que o Lhx2 está presente em muitos tipos de células além do cérebro e é necessário para um feto em desenvolvimento construir partes do corpo. Sem Lhx2, os animais geralmente morrem no útero. No entanto, não era bem conhecido que o Lhx2 também afeta as células após o nascimento.

“Esse processo acontece enquanto o neurônio amadurece e não se divide mais. Não entendíamos antes deste estudo que neurônios relativamente maduros poderiam ser reprogramados dessa maneira”, diz o autor sênior Dennis O'Leary, professor da Salk e titular da Cátedra Vincent J. Coates em Neurobiologia Molecular. “Esta descoberta abre uma nova compreensão sobre como a arquitetura do cérebro é estabelecida e uma potencial abordagem terapêutica para alterar esse projeto”.

Os cientistas acreditavam que a programação de neurônios era um processo de uma etapa. Eles pensaram que as células-tronco que geram os neurônios também programavam suas funções quando amadureciam. Embora isso seja verdade, a equipe de Salk descobriu que outra etapa é necessária: o fator de transcrição Lhx2 em neurônios maduros controla, em última análise, o destino do neurônio.

No estudo com camundongos, os cientistas manipularam o Lhx2 para fazer a mudança no destino neuronal logo após o nascimento (quando os neurônios do camundongo estão totalmente formados e considerados maduros). A equipe observou que o controle de Lhx2 permitiu que eles instruíssem os neurônios situados em uma área sensorial a processar um sentido diferente, ampliando assim uma região às custas da outra. Os cientistas ainda não sabem se direcionar o Lhx2 permitiria que os neurônios mudassem sua função ao longo da vida de um organismo.

“Este estudo fornece a prova de que o cérebro é muito flexível e responde tanto a influências genéticas quanto epigenéticas bem após o nascimento”, diz O'Leary. “Aplicações clínicas para distúrbios cerebrais estão muito distantes, mas agora temos uma nova maneira de pensar sobre eles.”

“Como este estudo foi conduzido em camundongos, não sabemos o período de tempo em que o Lhx2 estaria operando em humanos, mas sabemos que após o nascimento, os neurônios do cérebro de um bebê ainda não se estabeleceram em sua posição final – eles são ainda sendo conectado. Isso pode levar anos”, diz Zembrzycki.

No entanto, as descobertas podem ser um ingrediente que contribui para o sucesso da intervenção precoce em algumas crianças muito pequenas diagnosticadas com autismo, acrescenta Zembrzycki. “A fiação do cérebro é determinada geneticamente, bem como influenciada epigeneticamente por influências ambientais e a intervenção precoce que impede a desconexão cerebral pode ser um exemplo de mecanismos genéticos e epigenéticos convergentes que são controlados por Lhx2”.

Os autores do trabalho são Andreas Zembrzycki, Carlos G. Perez-Garcia e Dennis DM O'Leary, todos do Salk Institute for Biological Studies; e Chia-Fang Wang e Shen-Ju Chou, do Instituto de Biologia Celular e Organísmica, Academia Sinicaem Taiwan.

A obra foi financiada pela National Institutes of Health e uma bolsa do National Science Council, Taiwan.

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.