.
Que tipos de células são encontrados em qual tecido humano e onde? Quais genes estão ativos nas células individuais e quais proteínas são encontradas lá? As respostas a essas perguntas e outras serão fornecidas por um atlas especializado – em particular como os diferentes tecidos se formam durante o desenvolvimento embrionário e o que causa doenças. Ao criar este atlas, os pesquisadores pretendem mapear não apenas tecidos isolados diretamente de humanos, mas também estruturas chamadas organoides. São aglomerados tridimensionais de tecido que são cultivados em laboratório e se desenvolvem de maneira semelhante aos órgãos humanos, mas em pequena escala.
“A vantagem dos organoides é que podemos intervir em seu desenvolvimento e testar neles substâncias ativas, o que nos permite aprender mais sobre tecidos saudáveis e também sobre doenças”, explica Barbara Treutlein, professora de Biologia Quantitativa do Desenvolvimento no Departamento de Ciências de Biossistemas. e Engenharia na ETH Zurich em Basel.
Para ajudar a produzir tal atlas, Treutlein, juntamente com pesquisadores das Universidades de Zurique e Basel, desenvolveu uma abordagem para reunir e compilar uma grande quantidade de informações sobre organoides e seu desenvolvimento. A equipe de pesquisa aplicou essa abordagem aos organoides da retina humana, derivados de células-tronco.
Muitas proteínas visíveis simultaneamente
No centro dos métodos que os cientistas usaram para sua abordagem estava a tecnologia 4i: imagem iterativa de imunofluorescência indireta. Esta nova técnica de imagem pode visualizar várias dezenas de proteínas em uma seção de tecido fino em alta resolução usando microscopia de fluorescência. A tecnologia 4i foi desenvolvida há alguns anos por Lucas Pelkmans, professor da Universidade de Zurique e coautor do estudo que acaba de ser publicado na revista científica Natureza Biotecnologia. É neste estudo que os pesquisadores aplicaram esse método aos organoides pela primeira vez.
Normalmente, os pesquisadores usam microscopia de fluorescência para destacar três proteínas em um tecido, cada uma com um corante fluorescente diferente. Por razões técnicas, não é possível corar mais de cinco proteínas de cada vez. Na tecnologia 4i, três corantes são usados, mas estes são lavados da amostra de tecido após as medições, e três novas proteínas são coradas. Essa etapa foi realizada 18 vezes, por um robô, e o processo durou 18 dias. Por fim, um computador funde as imagens individuais em uma única imagem de microscopia na qual são visíveis 53 proteínas diferentes. Eles fornecem informações sobre a função dos tipos de células individuais que compõem a retina; por exemplo, bastonetes, cones e células ganglionares.
Os pesquisadores complementaram essa informação visual das proteínas da retina com informações sobre quais genes são lidos nas células individuais.
Alta resolução espacial e temporal
Os cientistas realizaram todas essas análises em organoides de diferentes idades e, portanto, em diferentes estágios de desenvolvimento. Dessa forma, eles conseguiram criar uma série temporal de imagens e informações genéticas que descrevem todo o desenvolvimento de 39 semanas dos organoides da retina. “Podemos usar essa série temporal para mostrar como o tecido organoide se desenvolve lentamente, onde quais tipos de células proliferam e quando, e onde as sinapses estão localizadas. Os processos são comparáveis aos da formação da retina durante o desenvolvimento embrionário”, diz Gray Camp, professor da Universidade de Basel e autor sênior deste estudo.
Os pesquisadores publicaram suas informações de imagem e mais descobertas sobre o desenvolvimento da retina em um site acessível ao público: EyeSee4is.
Outros tipos de tecidos planejados
Até agora, os cientistas têm estudado como uma retina saudável se desenvolve, mas, no futuro, eles esperam interromper deliberadamente o desenvolvimento dos organoides da retina com drogas ou modificações genéticas. “Isso nos dará novos insights sobre doenças como a retinite pigmentosa, uma condição hereditária que causa a degeneração gradual dos receptores sensíveis à luz da retina e, por fim, leva à cegueira”, diz Camp. Os pesquisadores querem descobrir quando esse processo começa e como pode ser interrompido.
Treutlein e seus colegas também estão trabalhando na aplicação da nova abordagem de mapeamento detalhado a outros tipos de tecido, como diferentes seções do cérebro humano e a vários tecidos tumorais. Passo a passo, isso criará um atlas que fornecerá informações sobre o desenvolvimento de organoides e tecidos humanos.
.
