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Estudo investiga como transformar células-tronco em neurônios motores

As células-tronco podem se desenvolver em muitos tipos diferentes de células, como células musculares, glóbulos vermelhos ou neurônios. Dada a sua capacidade regenerativa especial, as células estaminais podem ser usadas para tratar uma vasta gama de doenças. Uma equipe de pesquisadores revela novos detalhes envolvidos no processo de transformar células-tronco em neurônios motores.


Novas pesquisas descobrem detalhes envolvidos na reprogramação de células-tronco em neurônios motores.

As células-tronco somáticas - também chamadas de células-tronco adultas - são células indiferenciadas que podem ser encontradas em todo o corpo humano em um tecido ou órgão. Seu papel é manter, renovar e reparar o tecido em que são encontrados.

Através de técnicas de reprogramação epigenética - introduzidas pela primeira vez em 2006 pelo vencedor do Prêmio Nobel Shinya Yamanaka e colegas - essas células foram artificialmente transformadas em células-tronco neurais.

Esse processo envolvia a transformação de fibroblastos - um tipo de célula encontrada no tecido conjuntivo - primeiro em células pluripotentes, depois em células-tronco neurais e, finalmente, em neurônios.

Na reprogramação direta, no entanto, o estágio de pluripotência é ignorado. Isso permite que a transformação ocorra de forma mais oportuna e também ignora outras limitações e riscos de formação de tumores encontrados na técnica regular de reprogramação.

A reprogramação direta foi usada antes para regenerar neurônios motores ausentes ou danificados. Uma nova pesquisa revela detalhes do processo de transformação que pode um dia permitir que os pesquisadores criem novos tipos de células.

As descobertas foram publicadas na revista Célula Estaminal Celular.

Estudando reprogramação direta de células-tronco

Os pesquisadores analisaram as mudanças que ocorrem nas células durante o processo de reprogramação direta.

A transformação demora cerca de dois dias.

O processo envolve três fatores de transcrição. Estes são genes que controlam a expressão de outros genes.

A fim de compreender os mecanismos celulares e genéticos por trás da transformação, os pesquisadores analisaram como esses fatores de transcrição se ligam ao genoma, como a expressão dos genes muda e como a cromatina muda a cada 6 horas.

Uwe Ohler, pesquisador sênior do Centro Max Delbrück de Medicina Molecular, em Berlim, e um dos principais autores do estudo, explica por que os pesquisadores estavam interessados ​​nessas mudanças.

"Uma célula em um embrião se desenvolve passando por vários estágios intermediários. Mas na programação direta não temos isso: substituímos a rede de transcrição gênica da célula por uma completamente nova de uma só vez, sem a progressão através dos estágios intermediários. , qual é o tempo e a cinética das alterações da cromatina e dos eventos de transcrição que levam diretamente ao destino final da célula? "

Uwe Ohler, autor principal

Shaun Mahony, professor assistente de bioquímica e biologia molecular na Universidade Estadual da Pensilvânia e um dos principais autores do artigo, explica o que lhes permitiu estudar essas mudanças em detalhes minuciosos:

"Nós temos um sistema muito eficiente no qual podemos transformar células-tronco em neurônios motores com algo como 90% a 95% de sucesso adicionando o coquetel de fatores de transcrição. Devido a essa eficiência, conseguimos usar nosso sistema para eliminar os detalhes do que realmente acontece na célula durante esta transformação ".

Mudando as células-tronco em neurônios motores

Os pesquisadores descobriram uma série de mudanças altamente complexas e independentes que, juntas, convergem para transformar as células-tronco em neurônios motores.

No início do processo de transformação, dois dos fatores de transcrição - Isl1 e Lhx3 - juntos se ligam ao genoma e desencadeiam uma reação em cadeia de eventos que inclui alterações na cromatina e expressão gênica nas células.

O terceiro fator de transcrição - Ngn2 - atua por conta própria, fazendo alterações na expressão gênica.

Posteriormente no processo, Isl1 e Lhx3 usam as alterações feitas pelo Ngn2 para completar a transformação.

Para que a programação direta seja bem-sucedida, os dois processos paralelos devem convergir com sucesso.

A substituição celular pode ajudar a tratar doenças neurodegenerativas

O estudo não apenas detalha os desafios da tecnologia de substituição de células, mas também abre caminho para o desenvolvimento de métodos novos e mais eficientes de substituição de células danificadas. Isso pode ser inestimável no tratamento de algumas doenças neurodegenerativas.

"Há muito interesse em gerar neurônios motores para estudar processos básicos de desenvolvimento, bem como doenças humanas, como a ELA e a atrofia muscular espinhal", diz Mahony.

"Ao detalhar os mecanismos subjacentes à programação direta de neurônios motores a partir de células-tronco, nosso estudo não apenas informa o estudo do desenvolvimento de neurônios motores e suas doenças associadas, mas também informa nossa compreensão do processo de programação direta e pode ajudar no desenvolvimento de técnicas". para gerar outros tipos de células ".

Shaun Mahony, autor principal

As vantagens da reprogramação direta incluem o fato de que isso pode ser feito in vitro ou in vivo. Realizar a reprogramação dentro do corpo humano - in vivo - tem a vantagem de ser localizado, no local do dano celular.

No entanto, Esteban Mazzoni, professor assistente do Departamento de Biologia da Universidade de Nova York e um dos principais autores do novo estudo, explica que a reprogramação nem sempre é eficiente, e ainda há muitos fatores desconhecidos, dada a complexidade dos processos biológicos.

"Apesar de ter um grande potencial terapêutico, a programação direta é geralmente ineficiente e não leva em conta a complexidade molecular", diz Mazzoni. Mas seu estudo destaca novos métodos mais viáveis ​​para substituir células.

"Nossas descobertas apontam para possíveis novos caminhos para métodos avançados de terapia gênica. Olhando para frente, achamos razoável usar esse conhecimento recém-adquirido para, por exemplo, manipular células da medula espinhal para substituir os neurônios necessários ao movimento voluntário." destruído por aflições como ALS ".

Esteban Mazzoni, autor principal

Leia sobre como a descoberta de reprogramação de células pode levar a tratamentos para doenças oculares.

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