Estudo pode promover terapias genéticas para a cegueira e outras lesões do sistema nervoso central – ScienceDaily

Uma descrição do estudo, publicada online pela revista. Ciências em 1º de outubro, oferece um melhor entendimento de como os genes que controlam a regeneração são conservados em todas as espécies, bem como funcionam. Isso pode ajudar os cientistas a desenvolver maneiras de cultivar células que são perdidas devido à cegueira hereditária e outras doenças neurodegenerativas.

“Nossa pesquisa indica que o potencial de regeneração está em mamíferos, incluindo humanos, mas alguma pressão evolucionária o desligou”, diz Seth Blackshaw, Ph.D., professor de neurociência da Johns University School of Medicine. Hopkins. “Na verdade, a regeneração parece ser o estado padrão, e a perda dessa habilidade ocorreu em vários pontos da árvore evolutiva”, diz ele.

Para o estudo, a equipe de Blackshaw se concentrou em apoiar as células na parte posterior do olho. No peixe-zebra, um modelo de laboratório padrão cujo genoma foi bem definido, essas células, conhecidas como glia de Müller, respondem e reparam a retina sensível à luz através do crescimento de novas células no sistema nervoso central chamadas neurônios. Além de regenerar o tecido ocular, as habilidades regenerativas do peixe-zebra se estendem a outras partes do corpo, incluindo nadadeiras, caudas e alguns órgãos internos.

A retina é um bom campo de testes para mapear a atividade dos genes, explica Blackshaw, porque contém estruturas comuns a outras células do sistema nervoso. Além disso, em estudos anteriores, os cientistas descobriram que as redes genéticas da retina são bem conservadas em todas as espécies, tornando possível fazer comparações entre peixes, pássaros, ratos e até mesmo humanos.

Para os novos experimentos, os pesquisadores da Johns Hopkins criaram lesões retinais em peixes-zebra, galinhas e ratos. Eles então usaram microscópios de alta potência e uma ferramenta de mapeamento de genes desenvolvida anteriormente para observar como as células da glia de Müller respondiam.

Blackshaw disse que a equipe ficou surpresa ao descobrir, imediatamente após a lesão, que as células de cada uma das três espécies se comportavam da mesma maneira: elas entraram em um “estado ativo” caracterizado pela ativação de genes específicos, alguns dos que controlam a inflamação.

Este estado ativo, diz Blackshaw, ajuda principalmente a conter lesões e enviar sinais às células do sistema imunológico para combater invasores estranhos, como bactérias, ou para limpar tecidos quebrados.

Porém, além dessa etapa, as respostas das espécies divergiram.

No peixe-zebra, a glia mülleriana ativa começou a ativar uma rede de fatores de transcrição que controlam quais genes estão “ligados” e “desligados”. No experimento atual, os fatores de transcrição NFI ativaram genes que estão ligados à maturidade celular, enviando as células da glia mülleriana em tempo de desenvolvimento a um estado mais primitivo, que então permite que elas se desenvolvam em muitos tipos de células. diferente Em seguida, a glia de Müller se “diferenciou” em novas células para substituir as perdidas por lesão.

Em contraste, a equipe de pesquisa descobriu que galinhas com retinas danificadas ativam apenas alguns dos “interruptores de controle de genes” do fator de transcrição que são ativados no peixe-zebra. Portanto, as galinhas têm muito menos capacidade de criar novas glias Müllerianas e outros neurônios no olho após a lesão.

Finalmente, os pesquisadores analisaram a resposta à lesão em ratos. Os ratos compartilham a grande maioria de seu DNA com humanos e seus olhos são semelhantes aos olhos humanos. Os pesquisadores descobriram que a glia de Müller ferida em camundongos permaneceu no primeiro estado “ativo” por vários dias, muito mais do que as oito a 12 horas que o peixe-zebra fica nesse estado, e mesmo assim nunca adquiriu a capacidade de produzir. novos neurônios.

A glia de Müller em todas as três espécies também expressa altos níveis de fatores de transcrição do fator nuclear I (NFI), mas os desliga rapidamente após a lesão. Em camundongos, no entanto, os genes NFI são reativados logo em seguida e bloqueiam ativamente a glia Mülleriana de gerar neurônios.

Os pesquisadores descobriram, para sua surpresa, eles dizem, que os mesmos genes que permitiam as células do peixe-zebra se regenerarem estavam “preparados e prontos para funcionar” no olho do rato, mas que o fator de transcrição “ativado” nunca foi ativado. . Em vez disso, os fatores NFI bloqueiam ativamente o potencial regenerativo das células.

Blackshaw suspeita que animais com maior potencial para desenvolver doenças no cérebro e outros tecidos neurológicos podem ter perdido essa capacidade durante o tempo evolutivo de ajudar a proteger e estabilizar outras células cerebrais. “Por exemplo, sabemos que certos vírus, bactérias e até parasitas podem infectar o cérebro. Poderia ser desastroso se as células cerebrais infectadas pudessem crescer e espalhar a infecção pelo sistema nervoso”, diz Blackshaw.

Agora equipado com um mapa mais detalhado da resposta celular à lesão neuronal e regeneração, os cientistas podem encontrar uma maneira de ativar as habilidades regenerativas escondidas no DNA humano, diz Blackshaw.

Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=9mooOuYbd6c&feature=emb_logo