2013-07-28

Subject: Como regenerar a sua cabeça

 

Como regenerar a sua cabeça

 

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@ Nature/Willem Kolvoort/naturepl.com

A desactivação de um único gene pode desencadear a capacidade de um verme achatado de regenerar partes do seu corpo, permitindo-lhe mesmo fazer crescer uma nova cabeça. 

O facto de uma simples manipulação poder restaurar as capacidades curativas fornece uma nova visão sobre a forma como as células estaminais envolvidas neste processo são convocadas nos animais.

Alguns animais, como as salamandras e tritões, conseguem regenerar partes inteiras do corpo e os ratos conseguem regenerar dedos, desde que tenha permanecido um pedaço suficiente de unha. No entanto, outras espécies, incluindo os humanos, apenas conseguem produzir tecido de cicatrização após uma amputação. Um trio de estudos publicados no site da revista Nature oferecem novas pistas sobre o que está por detrás destas diferenças.

Todos os três estudos analisaram os genes Wnt, que codificam uma série de enzimas que transportam informação do exterior da célula para o núcleo, eventualmente produzindo proteínas conhecidas por β-cateninas, que regulam a expressão genética. Os genes Wnt existem em todos os animais mas os estudos analisaram o seu papel nos vermes platelmintes chamados planárias. Algumas planárias conseguem regenerar todo o corpo a partir de pequenos pedaços do corpo, como a cauda, enquanto outros vermes achatados têm capacidades regenerativas mais limitadas.

Os cientistas já sabiam que os genes Wnt se expressão em gradiente ao longo do corpo dos vermes, de mais elevada na cauda a mais baixa na cabeça, e suspeitavam que os genes estavam envolvidos na condução das células estaminais durante o processo de cura. Nos últimos estudos, os investigadores quiseram descobrir se a falta de expressão dos genes Wnt era responsável pelas inferiores capacidades regenerativas de algumas espécies de vermes.

Quando estas espécies são cortadas num ponto a mais de metade da distância da ponta da cauda, regeneram uma cauda a partir do pedaço da cabeça mas o pedaço da cauda é incapaz de formar uma nova cabeça. No entanto, quando o ferimento é feito mais próximo da cabeça, a não mais de um terço dela, então ambas as partes conseguem regenerar na totalidade.

Para explicar a disparidade, Jochen Rink, biólogo molecular no Instituto Max Planck de Biologia Celular Molecular e Genética de Dresden, Alemanha, cortou um verme Dendrocoelum lacteum em diferentes posições ao longo do seu corpo. Seguidamente, ele sequenciou o RNA dos diferentes ferimentos. Os investigadores descobriram que, nos ferimentos que regeeraram cabeças, os genes que codificam uma série de enzimas envolvidas na via metabólica Wnt tinham a sua expressão aumentada mas nos pedaços que não conseguiram regenerar cabeças, os genes Wnt “nem sequer foram activados”, diz Rink.

No segundo estudo, os biólogos do desenvolvimento Phillip Newmark, da Universidade do Illinois em Urbana-Champaign, e James Sikes (agora na Universidade de San Francisco, Califórnia) descobriram papéis semelhantes para os genes Wnt numa espécie diferente de verme, o Procotyla fluviatilis

Mas talvez ainda mais surpreendente, ambas as equipas descobriram que a supressão do gene que regula a função dos Wnt nos seus vermes achatados, conseguiam obter pedaços de tecido normalmente não regenerativo que passavam a conseguir fazer crescer cabeças plenamente funcionais.

 

"É um avanço fantástico para o nosso campo", diz Aziz Aboobaker, biólogo que estuda planárias na Universidade de Oxford, Reino Unido, mas não esteve envolvido em nenhum dos estudos. “Temos aqui o cenário onde estes animais não regeneram um cérebro e depois, apenas por suprimir um único gene, é possível resgatar isso."

No terceiro estudo, Yoshihiko Umesono, agora na Universidade de Tokushima, Japão, descobriu que no verme achatado Phagocata kawakatsui outra cascata de sinalização, a via metabólica da quinase relacionada com os sinais extracelulares (ERK), tinha um papel insuspeito até à data na regeneração.

Umesono sugere que os efeitos das proteínas ERK e Wnt se contradizem. Se a via metabólica Wnt domina sinaliza o crescimento da cauda e se a via ERK suprime a sua influência então forma-se a cabeça.

Como as proteínas Wnt e ERK estão presentes em todos os animais, Rink sugere que a capacidade regenerativa pode existir em muitas espécies mas pode estar em estado latente por estar silenciada. Uma vez o silenciador removido, a regeneração pode reaparecer, pensa ele.

“Claro que isso é uma possibilidade", diz Aboobaker. Mas ele pensa que as implicações são mais vastas do que o crescimento de cabeças em vermes achatados.

“O que está a acontecer é que as células estão a ler a sua posição no corpo e depois reconstroem as estruturas requisitadas", diz Aboobaker. “Isso é o que acontece também quando as células do nosso fígado ou rins se substituem a si próprias, logo se compreendermos melhor estes processos, será muito útil."

 

 

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