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Em um estudo inovador, descobriu-se que genes de organismos regenerativos rejuvenescem células-tronco intestinais em moscas-das-frutas comuns.
Pesquisadores da Escola de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas da Universidade de Tóquio, que estudam os efeitos da regeneração celular no envelhecimento, descobriram que adicionar genes regenerativos de uma espécie de animal multicelular com a capacidade de regenerar continuamente células-tronco a outra que não tinha essa capacidade resultou em ganhos significativos no crescimento de células-tronco.
A equipe descobriu que inserir esses genes altamente regenerativos no trato intestinal de moscas-das-frutas adultas de baixa regeneração produziu um aumento significativo na expectativa de vida. De acordo com os pesquisadores que conduziram o estudo, suas descobertas sugerem que genes específicos para animais com essa alta capacidade regenerativa podem ajudar a descobrir novas maneiras de estender a expectativa de vida saudável de organismos que não possuem esses genes, incluindo humanos.
“Em animais capazes de regeneração de corpo inteiro, como platelmintos e águas-vivas, genes específicos podem ajudar a permitir a regeneração e manter as funções das células-tronco a longo prazo”, explicou o pesquisador principal do estudo, o professor associado Yu-ichiro Nakajima, em um comunicado de imprensa recente. “Por outro lado, mamíferos e insetos com habilidades regenerativas limitadas podem ter perdido esses genes durante a evolução. [However] não está claro se a reintrodução desses genes associados à regeneração em animais com baixa regeneração poderia afetar seus processos de regeneração e envelhecimento”.
Genes regenerativos na natureza
Muitos metazoários, organismos multicelulares com sistemas de tecidos e órgãos, podem regenerar membros inteiros por meio de processos complexos de rejuvenescimento. No entanto, uma vez que a evolução se afasta de criaturas simples como planárias, um tipo de verme achatado, para espécies mais complexas como mamíferos e até insetos, essa capacidade tende a se degradar significativamente, especialmente com a idade. Simplificando, quanto mais velhas e complexas criaturas como os humanos se tornam, maior a probabilidade de morrerem.
De acordo com os pesquisadores por trás deste novo estudo, Publicados no diário Biologia BMCnão precisa ser assim. Na verdade, a equipe cita outras pesquisas recentes que identificam uma espécie de água-viva como potencialmente imortal devido à sua capacidade regenerativa de corpo inteiro como inspiração.
Para determinar se a transferência desses genes altamente regenerativos por meio de células-tronco para outro organismo teria um benefício mensurável, os pesquisadores da Universidade de Tóquio se concentraram em um conjunto específico de genes que eles suspeitavam transmitir essas habilidades regenerativas.
“Nós nos concentramos no grupo de genes exclusivos de animais com alta capacidade regenerativa, denominados genes codificadores de domínio JmjC altamente regenerativos específicos de espécies (HRJDs), e os transferimos para a mosca da fruta Drosófila melanogasterpara testar seus efeitos”, disse Nakajima.
Crédito: ©2024 Yuichiro Nakajima CC-BY-ND
A fonte desses genes era um verme achatado, também conhecido como planária, que precisa apenas de um pequeno pedaço de si mesmo para sobreviver e regenerar um corpo totalmente novo. Neste estudo, a equipe da Universidade de Tóquio isolou os HRJDs da planária, que eles acreditam estar provavelmente correlacionados ao notável calibre de regeneração do animal. Para apoiar essa ideia, eles descobriram que certos HRJDs parecem ser comuns em várias espécies com células altamente regenerativas e que certos grupos dessas espécies apontam para um ancestral comum.
Infelizmente, parece que esses genes desapareceram de outras espécies ao longo de longos períodos evolutivos. De acordo com o press release, isso fez com que a equipe se perguntasse: “O que aconteceria se uma espécie de baixa regeneração, que perdeu HRJDS, os adquirisse novamente?”
Transferindo a capacidade regenerativa entre espécies
Partindo dessa premissa, a equipe de Nakajima idealizou um experimento. Segundo o estudo, os genes regenerativos selecionados foram adicionados às espécies de moscas-das-frutas Drosófila melanogaster“que perderam genes HRJD durante a evolução” em vários estágios de desenvolvimento, desde a larva até o adulto.
Notavelmente, nenhum efeito do procedimento foi imediatamente aparente, pois as moscas não foram mortas nem foram notadas ganhando qualquer massa corporal significativa. A medição de vários apêndices ao longo de seu período de desenvolvimento, das asas aos olhos, também não mostrou nenhuma variação mensurável devido aos novos genes.
Quando se tratava do foco principal, o efeito regenerativo dos HRJDs, os resultados foram mistos, mas encorajadores. Primeiro, pouco impacto foi visto na regeneração do disco da asa em adultos ou seu desenvolvimento inicial em moscas-das-frutas em crescimento. Além disso, a expressão contínua de HRJDs em moscas em desenvolvimento na verdade diminuiu sua expectativa de vida em vez de aumentá-la. No entanto, quando introduzidos em adultos, os HRJDs se correlacionaram com o aumento da integridade da barreira intestinal. Isso foi notável, dizem os pesquisadores, pois as barreiras intestinais geralmente sofrem erosão com a idade. Nesse caso, os benefícios do gene pareceram resultar em um aumento da expectativa de vida.
“Os HRJDs promoveram maior divisão de células-tronco intestinais, ao mesmo tempo em que suprimiam células intestinais que estavam se diferenciando incorretamente ou dando errado em moscas envelhecidas”, explicou Nakajima. “Isso contrasta com o uso de antibióticos, por exemplo, que podem suprimir células intestinais diferenciadas incorretamente, mas também suprimir a divisão de células-tronco intestinais. Por esse motivo, os HRJDs tiveram um efeito mensurável na expectativa de vida das moscas-das-frutas.”
De acordo com Nakajima, essa descoberta abre a porta, “ou pelo menos fornece pistas”, para o desenvolvimento de novas estratégias antienvelhecimento. “Afinal, os intestinos humanos e de insetos têm surpreendentemente muito em comum em um nível celular”, o professor gracejou.
O futuro do antienvelhecimento
Em suas conclusões, os pesquisadores do estudo observam que uma variedade de questões surgem em torno do porquê certas partes do corpo e estágios de desenvolvimento das moscas-das-frutas reagiram positivamente à terapia genética enquanto outras não. Uma possibilidade que eles propuseram foi que os HRJDs estavam agindo em conjunto com outros genes de maneiras que exigem mais investigação em vários pares. Outra possibilidade é que parâmetros de indução rigorosos podem ser necessários para que os genes sejam absorvidos com sucesso. De qualquer forma, os pesquisadores envolvidos acreditam que mais estudos de questões não resolvidas em torno dos benefícios desses tipos de genes regenerativos são necessários para apoiar e expandir suas descobertas iniciais.
“Os detalhes do funcionamento molecular dos HRJDs ainda não foram resolvidos”, disse Nakajima. “E não está claro se eles funcionam sozinhos ou em combinação com algum outro componente. Portanto, este é apenas o começo da jornada, mas sabemos agora que nossas moscas-das-frutas modificadas podem servir como um recurso valioso para descobrir mecanismos sem precedentes de rejuvenescimento de células-tronco no futuro. Em humanos, as células-tronco intestinais diminuem em atividade com a idade, então esta pesquisa é um caminho promissor para terapias baseadas em células-tronco.”
Ryan Whalen cobre ciência e tecnologia para o The Debrief. Ele é bacharel em História e mestre em Biblioteconomia e Ciência da Informação com certificado em Ciência de Dados. Ele pode ser contatado em ryan@thedebrief.org.
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