Indo direto ao cerne da questão em células-tronco

Indo direto ao cerne da questão em células-tronco

LA JOLLA—O processo pelo qual as células-tronco embrionárias se desenvolvem em células cardíacas é um processo complexo que envolve a ativação precisamente cronometrada de várias vias moleculares e pelo menos 200 genes. Agora, os cientistas do Salk Institute descobriram uma maneira mais simples de passar de células-tronco para células cardíacas que envolve desativar um único gene.

A obra, que aparece em Genes e desenvolvimento em 21 de dezembro de 2017, oferece aos cientistas um método simplificado para chegar a células cardíacas funcionais (cardiomiócitos) para pesquisa e terapias regenerativas.

“Esta descoberta é realmente empolgante porque significa que podemos potencialmente criar um protocolo confiável para pegar células normais e movê-las de forma muito eficiente de células-tronco para células cardíacas”, diz Salk Professor Kathy Jones, o autor sênior do artigo. “Pesquisadores e empresas comerciais querem gerar facilmente cardiomiócitos para estudar sua capacidade de reparo em ataques cardíacos e doenças – isso nos deixa um passo mais perto de conseguir fazer isso.”

Em 2015, o laboratório de Jones, que estuda proteínas que gerenciam o crescimento e desenvolvimento celular, descobriu que dois processos celulares diferentes cooperam para permitir que as células-tronco embrionárias (ESCs) se desenvolvam em tipos de células específicos, como pâncreas, fígado e coração. A equipe descobriu que a via Wnt carrega a maquinaria celular para começar a copiar e ativar genes, e então a via Activina aumenta essa atividade muitas vezes. Juntos, os dois caminhos (nomeados para proteínas-chave) direcionam as células-tronco para um estágio intermediário a partir do qual progridem para células de órgãos específicos. Ao expor as células a uma molécula sinalizadora em dois momentos diferentes, a equipe conseguiu ativar primeiro o Wnt, depois a ativina, e terminar com células especializadas.

No processo de experimentação, a equipe também descobriu uma terceira via – governada por uma proteína chamada YAP – que parecia travar a via da ativina, evitando assim a especialização das células-tronco.

Querendo entender melhor esse efeito, no trabalho atual, Jones e a primeira autora, Conchi Estarás, decidiram manipular o YAP gene de várias maneiras para ver o que aconteceria. Eles começaram usando a tesoura molecular conhecida como CRISPR-Cas9 para cortar o gene do DNA das ESCs para que não pudessem mais fazer o YAP proteína. Em seguida, a dupla expôs as células à molécula sinalizadora para ver o que acontecia, se é que alguma coisa acontecia.

Para sua grande surpresa, as células passaram do estágio de células-tronco diretamente para células cardíacas pulsantes.

“Em vez de exigir duas etapas para obter a especialização, a remoção do YAP reduziu para apenas uma etapa”, diz Estarás, pesquisador associado da Salk. “Isso significaria uma enorme economia para a indústria em termos de materiais reagentes e despesas.”

Curiosamente, análises posteriores revelaram que os mesmos genes estavam sendo ativados por meio do processo normal de especialização de células-tronco Wnt-Ativina.

“Isso nos revelou uma linhagem celular específica e oculta diretamente para bater cardiomiócitos”, diz Jones. “É fascinante e útil do ponto de vista médico e comercial descobrir que genes que são regulados de maneira diferente ainda levam ao mesmo resultado.”

Como a remoção total de um gene pode ter efeitos indesejados, a equipe quer testar a seguir se é possível desativar o YAP gene usando pequenas moléculas inibidoras disponíveis comercialmente e ainda derivam células cardíacas funcionais de células-tronco.

Outros autores incluíram Hui-Ting Hsu e Ling Huang de Salk.

A obra foi financiada pela Instituto de Medicina Regenerativa da Califórnia e a Instituto Nacional do Câncer (NIH).