Notícia

Cientistas avançam na compreensão das mudanças estruturais e morfológicas que ocorrem durante o desenvolvimento do corpo humano

Fonte

Universidade de Quioto

Data

domingo, 1 janeiro 2023 16:05

Áreas

Biologia. Biomedicina. Biotecnologia. Células-tronco. Microbiologia. Patologia.

Como o requintado planejamento corporal é exatamente estabelecido durante o desenvolvimento humano tem intrigado os cientistas por mais de um século. Isso se deve em grande parte a limitações técnicas e preocupações éticas associadas ao uso de embriões humanos em pesquisas.

No entanto, recentemente, uma nova pesquisa conduzida por uma equipe internacional de cientistas liderada pelo Dr. Cantas Alev, professor do Instituto de Estudos Avançados de Biologia Humana (ASHBi) da Universidade de Quioto, no Japão, descobriu – usando uma placa de Petri e células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) – como os estágios iniciais do plano do corpo humano são estabelecidos.

Semelhante a outros organismos do reino animal, o corpo humano consiste em unidades ou segmentos anatômicos repetitivos – um exemplo proeminente são as vértebras da coluna vertebral humana. A versão mais primitiva desses segmentos no embrião humano, conhecida como somitos, surge de um tecido embrionário chamado mesoderma pré-somítico (PSM) e contribui para a formação de várias estruturas, incluindo cartilagem, osso, pele e músculo esquelético. Embora o trabalho anterior do Dr. Cantas Alev e colegas reconstituísse o chamado relógio de segmentação, um oscilador molecular e uma ‘onda’ dinâmica de expressão gênica necessária para a formação adequada de somitos humanos (somitogênese), ele não poderia recapitular as complexas mudanças estruturais e morfológicas tridimensionais que ocorrem durante o desenvolvimento do corpo humano.

Em seu novo estudo, o Dr. Alev e colegas, usando um coquetel que consiste em células derivadas de iPSCs humanas e Matrigel – um composto de gel viscoso enriquecido com componentes de matriz extracelular –  geraram recentemente um modelo 3D que pode recapitular o desenvolvimento de nossos primeiros planos corporais em laboratório, que eles chamaram de ‘axioloides’.

“Axioloides capturam não apenas a natureza oscilatória do relógio de segmentação, mas também as características morfológicas e estruturais moleculares e tridimensionais observadas durante o processo de segmentação e somitogênese”, disse o Dr. Cantas Alev.

Ao adotar uma abordagem de baixo para cima em seu projeto experimental, o Dr. Alev e sua equipe identificaram um papel funcional anteriormente não identificado para os retinoides – mais comumente conhecidos como vitamina A e seus derivados – durante a formação dos somitos. “Nossa abordagem ascendente foi fundamental para desvendar o papel dos retinoides durante a somitogênese. É provável que muitos pesquisadores tenham perdido esse papel essencial porque a vitamina A é um suplemento comum que geralmente é incluído em meios de cultura”, comentou o professor Cantas Alev.

Quando os axioloides do Dr. Alev foram comparados com embriões humanos reais, eles revelaram “semelhanças notáveis com os embriões humanos Carnegie Stage 9-12, que é conhecido por ser um estágio crítico durante o desenvolvimento humano, onde órgãos como o cérebro e o coração começam a se formar”, explicou o professor Alev.

Por fim, usando iPSCs contendo mutações comumente associadas à doença congênita da coluna, o Dr. Alev e coautores demonstraram que os axioloides podem ser fundamentais para delinear como essas mutações contribuem para a patogênese de tais doenças.

“Nossa abordagem de geração de axioloides não apenas nos permitiu desacoplar processos biológicos fundamentais, como morfologia celular e estados celulares, mas também nos permitiu determinar como as mutações contribuem para doenças da colun. Também prevemos que estratégias semelhantes se tornarão cada vez mais necessárias para entender melhor a etiologia e a patologia de outras doenças”, concluiu o Dr. Cantas Alev.

Essas descobertas, juntamente com outro estudo complementar de pesquisadores da Escola Médica de Harvard, nos Estados Unidos, foram publicadas na revista científica Nature.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Quioto (em inglês).

Fonte: Spyros Goulas, Universidade de Quioto. Imagem: Divulgação, Instituto de Estudos Avançados de Biologia Humana da Universidade de Quioto.

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