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.

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