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Descoberta inesperada ajuda a resolver mistério ligado a grupo de células estaminais fundamentais para o desenvolvimento dos vertebrados

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NIDCR/NIH | Instituto Nacional de Pesquisa Odontológica e Craniofacial dos Institutos Nacionais de Saúde dos Estados Unidos

Data

domingo. 8 outubro 2023 18:20

Na Biologia, paradigmas devem ser mudados à medida que surgem novos dados que ajudam a melhorar a compreensão básica da vida. Conforme artigo publicado na revista científica Nature Communications, uma equipe de pesquisadores do Instituto Nacional de Pesquisa Odontológica e Craniofacial dos Institutos Nacionais de Saúde dos Estados Unidos (NIDCR/NIH) fez uma descoberta inesperada que ajuda a responder um mistério de longa data ligado a um grupo de células-tronco que são fundamentais para o desenvolvimento de vertebrados, de répteis a aves e mamíferos, incluindo humanos.

Essas células-tronco, chamadas células da crista neural, aparecem no início do embrião e eventualmente dão origem ao esqueleto facial, partes dos dentes e glândulas salivares, bem como a porções do coração, nervos e pele. Os cientistas do NIDCR/NIH, liderados pela Dra. Laura Kerosuo, vinham tentando entender como as células da crista neural mantêm sua capacidade de se transformar em todos esses diferentes tipos de células por mais tempo do que quaisquer outras células-tronco no embrião. A resposta que encontraram desafia um paradigma fundamental na biologia do desenvolvimento dos vertebrados e também acrescenta conhecimentos básicos que ajudarão os cientistas a compreender melhor como o desenvolvimento da crista neural dá errado e causa defeitos congênitos, como lábio leporino com ou sem fenda palatina, síndrome de Treacher-Collins, síndrome CHARGE e síndrome de DiGeorge.

O paradigma envolve o que os biólogos do desenvolvimento chamam de gastrulação: uma fase crucial do desenvolvimento fetal inicial, quando as células divididas se formam em três camadas germinativas distintas de tecido. Cada camada desta estrutura fetal, chamada gástrula, forma-se a partir da divisão de células estaminais com potencial para gerar praticamente qualquer linhagem celular necessária para dar origem, no caso dos humanos, aos cerca de 200 tipos de células que compõem o corpo humano. Esse superpoder das células-tronco é chamado de pluripotência.

Ao final da gastrulação, segundo o paradigma, as células-tronco perdem sua pluripotência. Em cada camada, as células-tronco comprometem-se com caminhos de desenvolvimento específicos que são necessários para montar sistemas corporais distintos. Por exemplo, as células-tronco do ectoderma, a mais externa das camadas, restringem seu potencial à formação de tecidos da pele, glândulas sudoríparas, cabelo e esmalte dos dentes, bem como da medula espinhal, nervos periféricos e cérebro.

Mas a equipe da Dra. Laura Kerosuo, incluindo a doutoranda e primeira autora do estudo Ceren Pajanoja, descobriu em estudos com animais que as células-tronco em todo o ectoderma mantêm sua haste por mais tempo do que se pensava anteriormente. Ao contrário de suas contrapartes nas outras duas camadas, as células-tronco do ectoderma continuam a manter uma assinatura genética que é uma marca registrada da pluripotência contínua além da gastrulação.

Esta descoberta surpreendente ajuda a esclarecer uma característica das células da crista neural que há muito intriga os cientistas. Essas células-tronco derivadas do ectoderma, exclusivas dos vertebrados, têm se destacado há anos como a exceção à regra sobre a perda de pluripotência durante a gastrulação. Na verdade, as células da crista neural emergem quase totalmente pluripotentes após a gastrulação e são capazes de gerar o desenvolvimento de uma ampla gama de tecidos, como osso facial e a cartilagem e células endócrinas, não apenas aquelas de origem ectodérmica típica.

“Alguns profissionais da área propuseram que a pluripotência é inata às células da crista neural, e que esse superpoder é de alguma forma protegido nelas através da gastrulação. Outros sugeriram que as células da crista neural têm a capacidade única de reativar sua pluripotência após a gastrulação”, destacou a Dra. Laura.

Os dados mais recentes, baseados nas primeiras análises genômicas abrangentes de células individuais durante o desenvolvimento inicial, apoiam uma terceira resposta: todo o ectoderma mantém as condições celulares para a pluripotência durante a gastrulação. E as células da crista neural são produtos de seu ambiente ectodérmico.

As células da crista neural tomam então o seu lugar para o próximo estágio do desenvolvimento embrionário, chamado neurulação, no qual um tubo neural se forma para estimular o desenvolvimento do cérebro e da medula espinhal. Foi aí que a equipe do NIDCR/NIH fez outra descoberta importante. No final da neurulação, as células de outras partes do ectoderma reduziram gradualmente as suas assinaturas genéticas de pluripotência – exceto as células da crista neural.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do NIDCR/NIH.

Fonte: NIDCR/NIH.

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