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A geração de linhagens celulares específicas a partir de células-tronco pluripotentes induzidas e células-tronco embrionárias é o Santo Graal da medicina regenerativa. Orientar as iPSCs em direção a uma linhagem celular alvo atraiu muita atenção, mas o processo continua desafiador. Agora, pesquisadores do Japão descobriram que um aptâmero de DNA anti-nucleolina, iSN04, pode determinar a linhagem de uma célula durante a diferenciação. Ao demonstrar a geração de cardiomiócitos a partir de células-tronco pluripotentes murinas, seu conceito se mostra promissor como terapia regenerativa.
Auto-renovação e pluripotência – a capacidade de formar qualquer linhagem celular – são características inerentes às células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs). Além disso, são altamente valorizados em terapias regenerativas direcionadas a doenças cardiovasculares, neurológicas e metabólicas, pois são imunologicamente adequados para transplante de volta a um doador. Infelizmente, a medicina regenerativa ainda não é viável fora do ambiente laboratorial, pois os protocolos disponíveis para gerar células-alvo são complicados e caros. Isto levanta uma questão pertinente: Será que a regulação do destino das células estaminais em contextos clínicos e em grande escala pode ser mais económica?
Uma equipe de pesquisadores da Universidade Shinshu, do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Industrial Avançada e da Universidade de Shizuoka, no Japão, decidiu abordar essa questão aproveitando os aptâmeros de ácidos nucleicos. Aptâmeros são pedaços de DNA de fita simples que se ligam a proteínas alvo e são capazes de modular cascatas de sinalização durante a diferenciação celular quando uma célula-tronco se compromete com um papel funcional ou fenótipo específico. Eles são promissores na medicina regenerativa, pois são facilmente modificados, podem ser sintetizados economicamente e são adequados para armazenamento a longo prazo.
A equipe, liderada pelo professor associado Tomohide Takaya, do Departamento de Ciências Agrícolas e da Vida da Universidade Shinshu, descobriu recentemente que um aptâmero anti-nucleolina, o oligodesoxinucleotídeo miogenético iSN04, induziu diferenciação miocárdica em células-tronco embrionárias (ESCs). O estudo foi liderado por Mina Ishioka, uma estudante de pós-graduação no laboratório do Dr. Takaya, e publicado no The International Journal of Molecular Sciences em 21 de setembro de 2023.
“Tínhamos descoberto anteriormente que o iSN04 promoveu a diferenciação de células precursoras miogênicas (mioblastos) em células musculares esqueléticas e levantamos a hipótese de que o aptâmero também aumentava a diferenciação de células-tronco pluripotentes. Ficamos intrigados com a perspectiva de usar o iSN04 para promover a diferenciação de iPSC em cardiomiócitos como isso pode levar à regeneração do tecido cardíaco”, diz o Dr. Takaya, explicando a motivação da equipe para prosseguir a pesquisa.
Usando vários ensaios, como sequenciamento de RNA, coloração e imagem celular, interação molecular e análise de vias, os pesquisadores investigaram o efeito do iSN04 em CES e iPSCs murinos. O tratamento com iSN04 sob condições diferenciadoras inibiu o comprometimento das células-tronco com a linhagem cardíaca. No entanto, quando estas células estaminais pluripotentes foram tratadas após experimentarem condições de diferenciação durante cinco dias, genes marcadores específicos foram regulados positivamente e as células comprometeram-se a formar cardiomiócitos pulsantes.
“O nosso é o primeiro relatório a confirmar um aptâmero de DNA que permite o desenvolvimento de cardiomiócitos a partir de iPSCs”, explica o Dr. Takaya quando questionado sobre a importância do trabalho. “Descobrimos dois mecanismos de interferência da nucleolina com o iSN04 em ação, por meio dos quais o tratamento precoce inibe a cardiomiogênese, enquanto o tratamento em um estágio posterior aumenta a geração de progenitores cardíacos. Primeiro, o iSN04 governa a translocação da proteína nucleolina entre o citoplasma, a membrana plasmática e o núcleo. Em segundo lugar, resulta na modulação da via de sinalização Wnt que governa a diferenciação celular”.
As experiências de imunocoloração revelaram que a nucleolina foi retida nos nucléolos após o tratamento com iSN04. A nucleolina nucleolar tem um papel na remodelação da cromatina e na transcrição gênica e, curiosamente, os genes da via Wnt foram expressos diferencialmente nos dados de RNA-seq após a supressão de iSN04. A equipe postula que a nucleolina ancorada em iSN04 altera a expressão genética e a sinalização Wnt. Em última análise, a diferenciação celular terminal compromete-se com a linhagem dos cardiomiócitos.
E como poderão estas descobertas impactar a medicina regenerativa e a vida dos pacientes a longo prazo? Dr. Takaya fornece insights sobre as implicações mais amplas de seu trabalho. “Acreditamos que há um forte argumento a ser feito para mais estudos avaliando aptâmeros de DNA na medicina regenerativa. Os aptâmeros são econômicos e abrem a possibilidade de produzir células específicas a partir de células-tronco do paciente. Mas não termina aí! Uma vez que os aptâmeros podem regular o destino das células-tronco, podem servir como agentes terapêuticos para muitas condições ligadas à disfunção das células-tronco”, conclui.
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