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A primeira imagem das estruturas que alimentam os cílios humanos – as minúsculas projeções semelhantes a pelos que revestem nossas vias aéreas – foi produzida por uma equipe envolvendo pesquisadores da UCL e pode levar a tratamentos muito necessários para pessoas com doenças ciliares raras.
O estudo, publicado na Natureza, combinou técnicas avançadas de microscopia e inteligência artificial para criar um instantâneo detalhado da estrutura dos cílios humanos. Estas são as projeções microscópicas nas células que revestem nossos pulmões, ouvidos e seios nasais e batem ritmicamente para manter os pulmões livres de muco e bactérias. As pessoas que herdam a condição rara de discinesia ciliar primária (DCP) têm cílios defeituosos que não conseguem remover detritos das vias aéreas com eficácia e, portanto, sofrem de dificuldades respiratórias e infecções pulmonares crônicas.
Pela primeira vez, os cientistas visualizaram a ‘nanomaquinaria’ molecular que faz com que os cílios batam, visíveis como estruturas idênticas pontilhadas a cada 96 nanômetros ao longo do comprimento dos cílios. Essas estruturas se unem para formar o axonema. Nas vias aéreas saudáveis, essa estrutura complexa é rigidamente controlada, com moléculas dispostas com precisão para fazer os cílios baterem em um movimento rítmico e ondulatório, cerca de um milhão de vezes por dia.
Em pessoas com DCP, a equipe descobriu que os cílios não batem corretamente porque faltam elementos-chave da estrutura do axonema, causada por mutações genéticas. Essa nova informação pode levar a novos medicamentos que visam esses defeitos, fazendo com que os cílios batam adequadamente.
A co-autora do estudo, Professora Hannah Mitchison (UCL Great Ormond Street Institute of Child Health), disse: “Os tratamentos para DCP atualmente funcionam para limpar as vias aéreas das pessoas e prevenir infecções. Nossas descobertas oferecem a possibilidade de medicamentos moleculares para atingir com precisão pequenos defeitos no axonema e fazem os cílios baterem como deveriam.
“Os medicamentos moleculares estão se mostrando promissores para outras doenças raras, e a pesquisa do COVID-19 revelou novas maneiras de fornecer esses medicamentos diretamente ao pulmão. Se pudermos combinar esses avanços com nossas novas descobertas, minha esperança é que possamos trazer medicamentos moleculares para pessoas com DCP nos próximos 5 a 10 anos.”
A pesquisa da equipe também pode ser útil para a infertilidade, já que os espermatozoides dependem de uma estrutura de axonema semelhante em suas caudas para se impulsionarem para a frente.
A equipe de pesquisa foi uma colaboração global, com cientistas baseados no Reino Unido, EUA, Holanda, China e Egito. “Pode ser difícil estudar doenças raras como PCD, porque os pacientes estão espalhados por todo o mundo. No Reino Unido, pensamos que cerca de 9.000 famílias podem ser afetadas por PCD”, disse o professor Mitchison. “Nosso estudo foi possível graças a uma fantástica colaboração internacional entre cientistas clínicos, biólogos e membros da comunidade de doenças raras dispostos a participar de nossa pesquisa.”
Além dos cílios humanos, a equipe examinou a estrutura do axonema de uma alga unicelular chamada Chlamydomonas reinhardtii, que usa duas projeções em forma de cauda em sua superfície para nadar. Apesar de estarem separados por mais de 1 bilhão de anos de evolução, as caudas da alga compartilhavam semelhanças estruturais com os cílios das vias aéreas humanas, destacando a importância do axonema ao longo da evolução.
Este estudo envolveu colaboradores da Harvard Medical School, Alexandria University, University of Leicester, Amsterdam University Medical Centers, Guy’s and St Thomas’ NHS Foundation Trust e Imperial College London.
Na UCL, o estudo foi financiado pelo NIHR Great Ormond Street Hospital Biomedical Research Center, pelo Ministério do Ensino Superior do Egito e por uma concessão do MRC UCL Confidence in Concept.
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