Notícia

Cientistas usam materiais para fazer células-tronco se comportarem como embriões humanos

Fonte

UNSW | Universidade de Nova Gales do Sul

Data

segunda-feira, 26 dezembro 2022 18:40

Áreas

Bioética. Biologia. Biomateriais. Biotecnologia. Células-tronco. Fisiologia. Microbiologia.

Cientistas de materiais da Universidade de Nova Gales do Sul (UNSW) em Sydney,  na Austrália, mostraram que células-tronco pluripotentes humanas em laboratório podem iniciar um processo semelhante à fase de gastrulação – onde as células começam a se diferenciar em novos tipos de células – muito antes do que ocorre naturalmente.

Para um embrião se desenvolvendo no útero, a gastrulação ocorre no dia 14. Mas em um laboratório da UNSW, o professor Dr. Kristopher Kilian supervisionou um experimento em que um evento semelhante à gastrulação foi desencadeado dois dias após o cultivo de células-tronco humanas em um único biomaterial que, como se viu, criou as condições para mimetizar esta fase do desenvolvimento do embrião. “A gastrulação é a etapa chave que leva ao plano do corpo humano”, explicou o professor Kris Kilian.

“É o início do processo em que um simples conjunto de células se transforma para formar todos os tecidos do corpo – nervos, tecido cardiovascular e sanguíneo e tecido estrutural como músculos e ossos. Mas não conseguimos realmente estudar o processo em humanos porque você não pode estudar isso no laboratório sem levar em desenvolvimento o tecido embrionário. Portanto, é realmente emocionante podermos ver isso acontecendo in vitro”, continuou o pesquisador.

A conquista, relatada na revista científica Advanced Science, não tem apenas implicações para a compreensão do desenvolvimento embrionário humano, mas também em novos tratamentos na medicina, incluindo terapia celular, desenvolvimento de medicamentos direcionados e tecnologias de edição de genes CRISPR.

O momento mais importante da sua vida

O biólogo desenvolvimentista Lewis Wolpert disse certa vez: “Não é o nascimento, o casamento ou a morte, mas a gastrulação que é realmente o momento mais importante da sua vida”. A gastrulação é o evento chave no desenvolvimento de um embrião quando uma massa de células indiferenciadas inicia os primeiros passos de uma longa jornada no útero para a formação de um ser humano. Esta é uma das razões pelas quais o trabalho com embriões que sobraram da fertilização in vitro é proibido além de 14 dias, quando ocorre a gastrulação.

O professor Kilian disse que, até agora, tem sido difícil estudar esse processo em humanos devido a restrições éticas óbvias: “Controlar a gastrulação usando apenas materiais fornecerá uma maneira totalmente nova de estudar o desenvolvimento humano”, disse o professor.

“Atualmente não podemos fazer isso porque a pesquisa de embriões além de 14 dias é frequentemente vista como antiética, e atualmente é impossível in vivo porque você precisaria observar um embrião em uma mãe humana grávida”, destacou o pesquisador.

Mas, embora existam modelos animais para estudar – como camundongos e peixes-zebra – e outros pesquisadores tenham induzido eventos semelhantes à gastrulação em laboratório usando produtos químicos, incluindo fatores de crescimento, esta é a primeira vez que as condições de cultura sozinhas iniciaram a gastrulação fora de um corpo humano.

“Nosso método pode levar a uma nova abordagem para imitar a embriogênese humana fora de uma pessoa”, disse o Dr. Kristopher Kilian.

Descoberta inesperada

Como acontece com a maioria das grandes descobertas da ciência, o acaso desempenhou um papel importante neste caso. A equipe não estava procurando ativamente provocar a gastrulação quando colocou algumas células-tronco em um substrato de hidrogel.

A doutoranda Pallavi Srivastava, autora principal do estudo, ficou surpresa com o que observou: “Inicialmente, eu estava tentando fazer com que as células-tronco se ligassem aos nossos hidrogéis e planejava diferenciá-las da maneira convencional. A diferença entre células cultivadas in vitro e aquelas em nossos géis foi muito marcante. Lembro-me de pensar: ‘uau, algo está acontecendo aqui. Eu preciso investigar’. Isso levou a uma grande mudança em meu projeto e, finalmente, a essa descoberta empolgante.”

Os pesquisadores esperam poder continuar explorando os benefícios da descoberta ao entender como os materiais podem guiar a embriogênese. O professor Kilian disse que, embora essa descoberta seja muito interessante, é necessário mais trabalho para orientar processos semelhantes à gastrulação para formar tecidos úteis: “Este é realmente o primeiro passo no que esperamos ser uma tecnologia para a produção de modelos de tecidos úteis. Acionar a gastrulação não é suficiente – agora precisamos fornecer outros sinais para manter a diferenciação em andamento”.

Descobrir o próximo conjunto de sinais de materiais pode permitir a criação de praticamente qualquer tecido sólido para fins de pesquisa e para gerar tipos de células úteis para a medicina regenerativa: “Considerando que as células-tronco pluripotentes agora podem ser geradas a partir de amostras de sangue ou tecido, o futuro está aberto para a regeneração de tecidos e órgãos a partir das células do próprio paciente”, concluiu o pesquisador.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Nova Gales do Sul (em inglês).

Fonte: Lachlan Gilbert, UNSW. Imagem: Células-tronco confinadas em formato circular em um gel macio exibem características de desenvolvimento embrionário. Fonte: Divulgação, UNSW.

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