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Um coração batendo. Um órgão complicado que bombeia sangue pelo corpo de animais e humanos. Não é exatamente algo que você associa a uma placa de Petri em um laboratório.
Mas isso pode mudar no futuro e salvar a vida de pessoas cujos próprios órgãos falham. E a pesquisa está agora um passo mais perto disso.
Para projetar órgãos artificiais, você primeiro precisa entender as células-tronco e as instruções genéticas que governam suas propriedades notáveis.
O professor Joshua Mark Brickman, do Novo Nordisk Foundation Center for Stem Cell Medicine (reNEW), desenterrou as origens evolutivas de um gene mestre que atua em uma rede de genes que instrui as células-tronco.
“O primeiro passo na pesquisa com células-tronco é entender a rede reguladora de genes que sustenta as chamadas células-tronco pluripotentes. Entender como sua função foi aperfeiçoada na evolução pode ajudar a fornecer conhecimento sobre como construir células-tronco melhores”, diz Joshua Mark Brickman.
Células-tronco pluripotentes são células-tronco que podem se desenvolver em todas as outras células. Por exemplo, células do coração. Se entendermos como as células-tronco pluripotentes se desenvolvem em um coração, estaremos um passo mais perto de replicar esse processo em laboratório.
Um ‘fóssil vivo’ é a chave para entender as células-tronco
A propriedade pluripotente das células-tronco – o que significa que as células podem se desenvolver em qualquer outra célula – é algo que tem sido tradicionalmente associado aos mamíferos.
Agora, Joshua Mark Brickman e seus colegas descobriram que o gene mestre que controla as células-tronco e dá suporte à pluripotência também existe em um peixe chamado celacanto. Em humanos e camundongos, esse gene é chamado OCT4 e eles descobriram que a versão do celacanto poderia substituir a dos mamíferos nas células-tronco do camundongo.
Além do fato de o celacanto estar em uma classe diferente dos mamíferos, ele também foi chamado de ‘fóssil vivo’, pois há aproximadamente 400 milhões de anos se desenvolveu na forma que tem hoje. Tem barbatanas em forma de membros e, portanto, acredita-se que se assemelhe aos primeiros animais a se moverem do mar para a terra.
“Ao estudar suas células, você pode voltar na evolução, por assim dizer”, explica a professora assistente Molly Lowndes.
O professor assistente Woranop Sukparangsi continua:
“O fator central que controla a rede de genes nas células-tronco é encontrado no celacanto. Isso mostra que a rede já existia no início da evolução, possivelmente há 400 milhões de anos”.
E ao estudar a rede em outras espécies, como este peixe, os pesquisadores podem destilar quais são os conceitos básicos que sustentam uma célula-tronco.
“A beleza de retroceder na evolução é que os organismos se tornam mais simples. Por exemplo, eles têm apenas uma cópia de alguns genes essenciais em vez de muitas versões. Assim, você pode começar a separar o que é realmente importante para as células-tronco e usar isso para melhorar a forma como você cultiva células-tronco em um prato”, diz a estudante de doutorado Elena Morganti.
Tubarões, ratos e cangurus
Além de os pesquisadores descobrirem que a rede em torno das células-tronco é muito mais antiga do que se pensava e encontrada em espécies antigas, eles também aprenderam como exatamente a evolução modificou a rede de genes para suportar células-tronco pluripotentes.
Os pesquisadores analisaram os genes das células-tronco de mais de 40 animais. Por exemplo, tubarões, ratos e cangurus. Os animais foram selecionados para fornecer uma boa amostragem dos principais pontos de ramificação na evolução.
Os pesquisadores usaram inteligência artificial para construir modelos tridimensionais das diferentes proteínas OCT4. Os pesquisadores puderam ver que a estrutura geral da proteína é mantida ao longo da evolução. Embora as regiões dessas proteínas conhecidas por serem importantes para as células-tronco não mudem, as diferenças específicas da espécie em regiões aparentemente não relacionadas dessas proteínas alteram sua orientação, afetando potencialmente o quão bem ela suporta a pluripotência.
“Esta é uma descoberta muito empolgante sobre a evolução que não teria sido possível antes do advento de novas tecnologias. Você pode ver isso como uma evolução pensando de forma inteligente, não mexemos no ‘motor do carro’, mas podemos mover o motor ao redor e melhorar o trem de força para ver se ele faz o carro andar mais rápido”, diz Joshua Mark Brickman.
O estudo é um projeto colaborativo que abrange Austrália, Japão e Europa, com parcerias estratégicas vitais com os grupos de Sylvie Mazan no Observatório Oceanológico de Banyuls-sur-Mer na França e o professor Guillermo Montoya no Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research na Universidade de Copenhague.
O que são células-tronco?
As células-tronco são células não especializadas encontradas em todos os organismos multicelulares. As células-tronco têm duas propriedades que as distinguem de outros tipos de células. Por um lado, as células-tronco podem sofrer um número ilimitado de divisões celulares (mitoses) e, por outro lado, as células-tronco têm a capacidade de amadurecer (diferenciar-se) em vários tipos de células.
Uma célula-tronco pluripotente é uma célula que pode se desenvolver em qualquer outra célula, como uma célula cardíaca, célula ciliada ou célula ocular.
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