Como a biologia do desenvolvimento pode informar a criação de novas terapias celulares?

Por Edroaldo Lummertz da Rocha, Departamento de Microbiologia, Imunologia e Parasitologia.

As células sanguíneas e do sistema imunológico são formadas por células-tronco que residem na medula óssea. Estas células, chamadas de células-tronco hematopoiéticas, são responsáveis pela produção diária de bilhões de células sanguíneas e imunes cruciais para a manutenção da vida. Nos transplantes de medula óssea, são justamente as células-tronco hematopoiéticas as unidades celulares de interesse. Curiosamente, antes de residirem na medula óssea durante a vida adulta, as células-tronco hematopoiéticas devem percorrer um longo caminho durante o desenvolvimento embrionário, passando por diversos órgãos. Para compreender a origem do sistema hematopoiético e imunológico, assim como desenvolver novas terapias celulares, é fundamental compreender essa longa jornada das células-tronco hematopoiéticas. Em dois artigos recentes, pesquisadores da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), em parceria com pesquisadores da Escola de Medicina da Harvard e da Universidade da Califórnia em Los Angeles, reportaram o sequenciamento e quantificação dos genes expressos pelas células que constituem o microambiente tecidual no qual as células-tronco hematopoiéticas nascem durante o desenvolvimento embrionário de camundongos e seres humanos, respectivamente (Lummertz da Rocha et al. 2022; Calvanese et al. 2022).

No trabalho realizado por mim e colaboradores, nós desenvolvemos um novo algoritmo – metodologia computacional – para predizer como as células dentro de um tecido se comunicam, e como tal comunicação celular está envolvida no surgimento das células-tronco hematopoiéticas durante o desenvolvimento embrionário de camundongos. Utilizando este algoritmo, denominado CellComm, nós descobrimos novos processos biológicos envolvidos na formação de células sanguíneas. Surpreendentemente, nós identificamos uma proteína, chamada APP, tipicamente envolvida em processos neurodegenerativos, como envolvida na formação das células-tronco e progenitoras hematopoiéticas. A inibição desta proteína em animais de laboratório aumentou substancialmente a produção de células-tronco hematopoiéticas, o que pode levar ao desenvolvimento de novas terapias celulares. Já o estudo realizado por pesquisadores da Califórnia, pelo grupo da Dr. Hanna Mikkola, identificou um conjunto de genes especificamente expressos em células-tronco hematopoiéticas de embriões humanos em desenvolvimento. Utilizando estes dados de expressão de genes como uma referência e metodologias computacionais, o grupo quantificou a equivalência de células-tronco hematopoiéticas criadas em laboratório com aquelas células que naturalmente surgem no organismo durante o desenvolvimento embrionário, demonstrando sua similaridade no nível de expressão gênica e a possibilidade de criar células funcionais em laboratório para estudos biológicos e o desenvolvimento de novos tratamentos para doenças hematológicas. 

Em conjunto, estes estudos destacam a importância da biologia computacional para compreender o funcionamento das nossas células e como utilizar esse conhecimento para criar células-tronco hematopoiéticas em laboratório a partir de células-tronco pluripotentes, as quais possuem a capacidade de produzir virtualmente qualquer célula do nosso organismo. Tal feito poderá, caso um dia funcione de forma robusta, reduzir a necessidade de doadores de medula óssea, pois as células-tronco e progenitoras hematopoiéticas poderiam ser geradas em laboratório a partir das células do próprio paciente por meio da reprogramação celular.

Para saber mais:

Bactérias e câncer: haverá mesmo uma relação?

Por Rita Zilhão, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa

Os relatos históricos que associam o câncer a micróbios são milenares. Contudo, unicamente a partir do último século e meio ganharam relevância na discussão científica. Em 1868, William Busch relatou regressões espontâneas de tumores em doentes que tinham contraído infeções com a bactéria Streptococcus pyogenes. Esta observação revelava o papel das bactérias na saúde e seria uma das primeiras demonstrações do que hoje se conhece como imunoterapia do câncer. Alguns anos depois, em 1911, a teoria viral do câncer surge com a descoberta de que o vírus sarcoma de Rous transformava tecido benigno em tumores malignos nas galinhas. Contudo, erros experimentais e conceptuais levaram a que o papel dos microorganismos na carcinogénese e na terapia do câncer fosse escasso. De facto, a procura durante décadas para identificar vírus na origem de cada câncer humano acabou por falhar, e muitos cânceres ficaram vinculados a mutações. Com o desenvolvimento tecnológico a nível de técnicas de sequenciação (sequenciamento em português brasileiro) de genomas e bioinformática, surge a evidência de que nos diferentes indivíduos há uma considerável variedade de espécies e sub-espécies de bactérias que co-habitam um determinado tecido ou órgão (variabilidade polimórfica dos microbiomas), e que esta pode ter um impacto profundo nos fenótipos do câncer. 

São poucos os microorganismos identificados como causadores diretos do câncer. Porém, são já vários os estudos em que os Cientistas descobriram que diferentes microbiomas, com características distintas relativamente à dinâmica e à diversidade de espécies microbianas, são cúmplices no desenvolvimento e progressão maligna, e na resposta à terapia. Mas como?

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Vias aéreas humanas em um chip: uma nova ferramenta para a descoberta de fármacos antivirais? 

Profa. Dra. Izabella Thaís Silva Dpto. de Farmácia, UFSC

O uso de pequenos órgãos humanos, criados em laboratório, para estudar vírus potencialmente pandêmicos, como o SARS-CoV-2 (causador da COVID-19) e o Influenza (causador da gripe), não é novidade. Inclusive a relevância científica desse tema foi recentemente abordada em um interessante texto aqui no Cientistas Descobriram Que… 

A grande novidade é a criação de um sistema interligado que imita, de forma muito mais realista, as vias aéreas humanas. Essa criação recente dos pesquisadores da Universidade de Harvard, Boston (EUA), batizado como “vias aéreas humanas em um chip ou Airway Chip”, é um dispositivo que contém dois pequenos canais paralelos separados por uma membrana porosa recoberta por matriz extracelular (detalhes podem ser vistos na figura abaixo). De um lado da membrana, os pesquisadores colocaram células-tronco pulmonares humanas cultivadas numa interface líquido-ar e, do outro lado, incluíram células de vasos sanguíneos (endotélio), provenientes de pulmão humano, expostas a um fluxo contínuo de líquido que imita o nosso sistema vascular. Este dispositivo ainda permite a diferenciação das células-tronco em uma camada de tecido (epitélio) com células especializadas muito semelhantes ao que encontramos nas vias aéreas humanas. 

Airway Chip – Adaptado de SI et al., 2021.
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No autismo, o amor é o calor que aquece

Por Julia Fernandez Puñal Araújo e Geison Souza Izídio, Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC

O Transtorno do Espectro Autista (TEA) é um transtorno do desenvolvimento caracterizado por desafios como interação social, fala e comunicação não-verbal, bem como comportamentos repetitivos. No entanto, comportamentos sensoriais atípicos são um aspecto central do autismo, pois afetam cerca de 90% das crianças. 

Devido à complexidade de se estudar o cérebro de recém-nascidos, ou mesmo de crianças, existem modelos animais de camundongos, que imitam alguns aspectos do autismo e que permitem avanços significativos nesta área de pesquisa. Sabe-se que durante a primeira semana de vida destes camundongos, a integridade sensorial é fundamental, pois os recém-nascidos têm que realizar comportamentos inatos vitais, como, por exemplo, a busca de mamilos para se alimentar. Por nascerem pouco desenvolvidos (sem pelos, cegos e com pouca mobilidade corporal), os filhotes de camundongos apresentam, nos primeiros dias de vida, uma dependência materna muito maior que bebês humanos para lidar com todos os desafios.

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