🦎 Cientistas descobrem como alguns vertebrados regeneram seus membros

Alguns animais no mundo possuem a capacidade de regenerar tecidos, o que lhes permite fazer crescer novamente partes de membros ou membros inteiros após uma amputação.

Em um estudo publicado na revista PNAS, uma equipe de pesquisa do Inserm, da Universidade de Montpellier e do CHU de Montpellier mostra que embriões de camundongos cultivados em laboratório só podem iniciar a regeneração dos botões dos membros anteriores, como as patas dianteiras, durante um período extremamente curto: entre 10,5 e 12,5 dias após a fertilização, no momento em que os botões dos membros estão apenas começando a se formar. Fora dessa janela, essa capacidade desaparece completamente.


Os cientistas demonstram que esse fenômeno se baseia em uma população específica de células da crista neural, conhecidas por desempenhar um papel fundamental no desenvolvimento de muitos tecidos. Seus resultados sugerem que essas células estão no centro dos mecanismos de regeneração em todos os vertebrados. A equipe também conseguiu induzir a regeneração após uma amputação transplantando essas células em um embrião que não as possuía e havia perdido sua capacidade de regeneração.


Este estudo, realizado no âmbito do programa de pesquisa Bioterapias e Bioprodução de Terapias Inovadoras, marca uma nova etapa em direção a uma medicina regenerativa, capaz de restaurar tecidos biológicos e suas funções.

Ao contrário de lagartos e salamandras, cujas caudas podem crescer novamente, a regeneração de tecidos é muito limitada em mamíferos. No entanto, existem algumas exceções bem conhecidas: os cervos renovam suas galhadas a cada ano, e os coelhos são capazes de reparar tecidos removidos em suas orelhas.

Outra exceção notável diz respeito aos embriões de camundongos. Um estudo anterior [1] mostrou que nestes últimos, a regeneração de botões de membros anteriores (as patas dianteiras) é possível durante o décimo dia após a fertilização. Por outro lado, até agora não se sabia por quanto tempo essa faculdade persistia e quais mecanismos biológicos e celulares a tornavam possível.


Um novo estudo realizado no âmbito do programa de pesquisa Bioterapias e Bioprodução de Terapias Inovadoras, financiado pelo plano de investimentos França 2030, liderado pelo Inserm e pelo CEA, traz agora respostas a essas questões. Publicados na revista PNAS, estes trabalhos foram dirigidos por uma equipe de pesquisa do Inserm, da Universidade de Montpellier e do CHU de Montpellier.

"Nossa descoberta mostra que os embriões de camundongos só podem iniciar a regeneração dos botões dos membros anteriores durante um lapso de tempo extremamente estreito do desenvolvimento: entre 10,5 e 12,5 dias após a fertilização, no momento em que os botões estão apenas começando a se formar, explica Farida Djouad, última autora deste estudo. Fora desse período, essa capacidade desaparece completamente."


Concretamente, os cientistas amputaram o botão do membro anterior de embriões de camundongos cultivados em laboratório 10,5 dias após a fertilização, e observaram que o botão começou a se regenerar durante as 24 horas seguintes. Por outro lado, quando o mesmo experimento foi realizado 12,5 dias após a fertilização, nenhuma regeneração foi constatada.

O estudo revela que essa faculdade se baseia em uma população específica de células chamadas células derivadas da crista neural, conhecidas por desempenhar um papel fundamental no desenvolvimento do sistema nervoso, do esqueleto facial e de muitos tecidos.

Nas três horas seguintes à amputação, essas células migram para a área lesada e participam da formação de um blastema, um aglomerado de células imaturas responsável pelo recrescimento. "Quando essas células estão ausentes, a regeneração falha. Mas se as transplantarmos novamente, essa faculdade parece poder ser restaurada", destaca Farida Djouad.

Graças a chips de DNA que permitem analisar a atividade de milhares de genes simultaneamente, os cientistas mostraram que os genes bmp4 e fgf8, marcadores específicos ativados durante a formação dos membros desde o estágio embrionário, eram perdidos após a amputação, mas reativados durante a regeneração, destacando seu papel essencial na restauração das estruturas amputadas.

Outros genes, WNT1 e FOXD3, característicos das células da crista neural e normalmente ativos em um estágio ainda mais precoce no embrião (entre o 8º e o 10º dia após a fertilização, no momento em que os botões dos membros começam a se formar), também foram reativados. "Essa reativação temporária parece permitir que as células recuperem um estado mais jovem e flexível, capaz de se mobilizar e participar da reconstrução dos tecidos", continua a última autora.

Estudos anteriores já haviam destacado o papel das células derivadas da crista neural durante a regeneração de caudas ou membros em tritões [2], bem como na regeneração da ponta dos dedos em embriões de camundongos [3].

"Nossos resultados sugerem que as células derivadas da crista neural estão no centro dos mecanismos de regeneração em todos os vertebrados, desde os anfíbios até os mamíferos", explica Jholy De La Cruz, co-primeiro autor do estudo.

Esses resultados oferecem um começo de explicação para a perda da faculdade de regeneração em camundongos adultos: as células derivadas da crista neural estão presentes, mas não conseguem mais reativar os genes necessários para a regeneração dos tecidos expressos no estado embrionário.

A equipe de pesquisa agora deseja saber se esses mecanismos também existem em humanos.

"A longo prazo, esperamos que nosso trabalho contribua para uma melhor compreensão da regeneração dos tecidos, inclusive nos seres humanos, e como um dia poderá ser possível reativar esses mecanismos para fins terapêuticos", conclui Farida Djouad.

Notas:


[1] Chan WY, Lee KK, Tam PP. Regenerative capacity of forelimb buds after amputation in mouse embryos at the early-organogenesis stage. J Exp Zool. 1991 Oct;260(1):74-83. doi: 10.1002/jez.1402600110. PMID: 1791423.

[2] Kumar A, Godwin JW, Gates PB, Garza-Garcia AA, Brockes JP. Molecular basis for the nerve dependence of limb regeneration in an adult vertebrate. Science. 2007 Nov 2;318(5851):772-7. doi: 10.1126/science.1147710. PMID: 17975060; PMCID: PMC2696928.

[3] Johnston AP, Yuzwa SA, Carr MJ, Mahmud N, Storer MA, Krause MP, Jones K, Paul S, Kaplan DR, Miller FD. Dedifferentiated Schwann Cell Precursors Secreting Paracrine Factors Are Required for Regeneration of the Mammalian Digit Tip. Cell Stem Cell. 2016 Oct 6;19(4):433-448. doi: 10.1016/j.stem.2016.06.002. Epub 2016 Jul 1. PMID: 27376984.

Fonte: Inserm