Cientistas na Alemanha descobriram uma forma de reverter drasticamente a idade molecular das células humanas, transformando células sanguíneas de uma pessoa de 80 anos em células estaminais com uma assinatura etária inferior a 20 anos.
Pesquisadores do Hospital Universitário de Bonn e da Universidade de Bonn alcançaram essa transformação notável reprogramando glóbulos vermelhos imaturos em células-tronco neurais, que podem eventualmente se transformar em células cerebrais. Durante o processo, os marcadores moleculares associados ao envelhecimento foram efetivamente reiniciados, tornando as células mais de 60 anos mais jovens a nível molecular.
Ao contrário das abordagens anteriores, o rejuvenescimento aconteceu gradualmente, permitindo aos cientistas acompanhar as mudanças durante um período prolongado. Este processo mais lento poderia fornecer pistas importantes sobre como o envelhecimento celular pode ser revertido e potencialmente ajudar os investigadores a investigar tratamentos para doenças associadas ao envelhecimento.
As descobertas foram publicadas na revista Célula Envelhecida.
Como os cientistas transformam células sanguíneas em células-tronco cerebrais
O corpo humano contém centenas de tipos de células especializadas, todas originadas de um único óvulo fertilizado e que carregam essencialmente as mesmas instruções genéticas. À medida que as células se desenvolvem, no entanto, elas assumem funções específicas. Em circunstâncias normais, uma célula da pele não pode se transformar em uma célula do fígado e uma célula sanguínea não pode se transformar em uma célula nervosa.
As modernas técnicas laboratoriais permitiram superar estas restrições biológicas. Os cientistas podem agora reprogramar certas células maduras para adotarem identidades totalmente diferentes. Por exemplo, as células da pele podem ser convertidas em células capazes de produzir tecido nervoso, uma abordagem que poderá eventualmente contribuir para tratamentos de doenças neurodegenerativas.
O processo depende de uma combinação de proteínas chamadas fatores de transcrição, que regulam como os genes são ativados. Ao alterar as instruções genéticas que uma célula segue, estas proteínas podem redirecionar o seu desenvolvimento e dar-lhe uma nova identidade celular.
“Usando este método, convertemos diretamente precursores de glóbulos vermelhos em células-tronco neurais”, explica o Prof. Oliver Brüstle, diretor do Instituto de Neurobiologia Reconstrutiva do Hospital Universitário de Bonn.
Experimentos anteriores da equipe de Bonn já haviam demonstrado que as células nervosas geradas por meio dessa abordagem poderiam se conectar com sucesso aos neurônios existentes após serem transplantadas para o cérebro de camundongos.
Cientistas revertem mais de 60 anos de envelhecimento celular
A última investigação centrou-se numa consequência especialmente intrigante da reprogramação celular: a dramática reversão do envelhecimento molecular.
“Em nosso estudo atual, no entanto, nos concentramos em um fenômeno diferente: a saber, a observação de que as células se tornam significativamente rejuvenescidas durante a reprogramação”, enfatiza Brüstle, que também é membro da Área de Pesquisa Transdisciplinar (TRA) Vida e Saúde da Universidade de Bonn.
Para determinar o quanto as células tinham rejuvenescido, os investigadores examinaram os seus relógios moleculares, particularmente marcadores biológicos conhecidos como relógios epigenéticos. Esses relógios estimam a idade biológica de uma célula analisando modificações químicas no DNA que tendem a se acumular ou mudar à medida que os organismos envelhecem.
É importante ressaltar que essas modificações não alteram a própria sequência de DNA. Em vez disso, afetam a frequência com que certas instruções genéticas são usadas (epigenética). Como esses padrões mudam de forma previsível com a idade, os cientistas podem usá-los para estimar a idade de uma célula no nível molecular.
Os resultados foram impressionantes. Após a reprogramação, as células retiradas de um indivíduo de 80 anos exibiram assinaturas de idade molecular correspondentes a alguém com menos de 20 anos. Em outras palavras, o processo reverteu mais de seis décadas de envelhecimento celular.
“Sabemos também que esse rejuvenescimento epigenético garante que as células realmente se comportem como células jovens”, afirma o cientista.
Um processo de rejuvenescimento mais lento revela novas pistas
Os cientistas já observaram que a reprogramação das células pode redefinir a sua idade biológica. No entanto, demonstrações anteriores deste efeito envolveram um processo mais complicado, exigindo duas fases distintas.
Primeiro, os investigadores converteriam uma célula existente, como uma célula sanguínea, numa célula estaminal pluripotente. Essas células versáteis têm “percursos profissionais” de desenvolvimento quase ilimitados porque podem dar origem a muitos tipos de células diferentes em todo o corpo.
A célula-tronco pluripotente seria então orientada para se tornar uma célula-tronco neural, que é mais especializada e pode produzir células encontradas no sistema nervoso.
Esta abordagem convencional produz rejuvenescimento de forma relativamente rápida, tornando difícil examinar todas as mudanças que estão ocorrendo.
Os pesquisadores de Bonn, em vez disso, contornaram totalmente o estágio pluripotente.
“Em contraste, convertemos células sanguíneas diretamente em células-tronco neurais – isto é, sem primeiro passar pelo estágio de células pluripotentes”, disse Brüstle. “Em nossa abordagem, o rejuvenescimento ocorreu gradualmente e pôde ser monitorado por mais de 100 dias”.
Os pesquisadores observaram uma redução dramática na idade molecular, com o estudo destacando o rejuvenescimento de aproximadamente 60 anos após 50 dias. Como o processo continuou durante um período muito mais longo, os cientistas puderam examinar as mudanças biológicas à medida que se desenrolavam, em vez de observar apenas o resultado final.
O que o rejuvenescimento celular pode significar para a pesquisa sobre Alzheimer
A capacidade de observar as células tornarem-se gradualmente mais jovens pode ser particularmente valiosa para os cientistas que tentam compreender os mecanismos que controlam o envelhecimento biológico.
Ao estudar esta transformação prolongada, os investigadores podem investigar quais as vias moleculares envolvidas e testar se determinadas substâncias podem acelerar ou retardar o processo de rejuvenescimento.
“O rejuvenescimento que se estende por um período de tempo tão longo é ideal como modelo experimental: como os relógios epigenéticos são reiniciados lentamente ao longo de várias semanas, podemos usar este modelo para investigar quais fatores e substâncias ativas aceleram ou retardam o processo de rejuvenescimento”.
As descobertas podem ser especialmente relevantes para a neurociência, onde o envelhecimento está intimamente ligado ao desenvolvimento de condições neurológicas graves. Embora o trabalho não estabeleça um tratamento capaz de reverter o envelhecimento das pessoas, ele oferece um modelo laboratorial para investigar como as células recuperam as características juvenis.
Isto poderia eventualmente ajudar os cientistas a compreender melhor as alterações celulares associadas a condições como a doença de Alzheimer.
“Afinal, a idade é o fator de risco mais importante para doenças neurodegenerativas como o Alzheimer!”
A pesquisa envolveu equipes do Hospital Universitário de Bonn, da Universidade de Bonn e da Universidade RWTH Aachen. O financiamento foi fornecido pelo programa Horizonte 2020 da UE, pela Fundação Alemã de Pesquisa (DFG) e pelo Ministério Federal de Pesquisa, Tecnologia e Espaço (BMFRT).
Fonte: ScienceDaily
