Descoberta coloca os neurônios de dopamina ao alcance do projetista

Pesquisadores da doença de Parkinson descobrem uma maneira de reprogramar o genoma

A imagem mostra uma proteína encontrada apenas em neurônios (vermelho) e uma enzima que sintetiza dopamina (verde). O DNA celular é rotulado em azul. Credit: Jian Feng, University at Buffalo

December 7, 2015 - Durante décadas, o Santo Graal indescritível na pesquisa da doença de Parkinson tem sido encontrar uma maneira de reparar os neurônios de dopamina defeituosos e colocá-los de volta nos pacientes, onde eles vão começar a produzir dopamina novamente. Os investigadores têm usado material fetal, o que é difícil de obter e de qualidade variável. Células-tronco embrionárias representaram uma inovação tremenda, mas fazer neurônios de dopamina partir de células estaminais é um processo longo, com um rendimento baixo.

Estas questões levaram os investigadores a tentar desenvolver maneiras de transformar células que são fáceis de obter, como células da pele, em neurônios de dopamina, que são normalmente ocultas no cérebro. Mas aqui, também, tem sido difícil de obter quantidades suficientes de neurônios.

Agora, pesquisadores da doença de Parkinson na Escola Jacobs de Medicina e Ciências Biomédicas da Universidade de Buffalo, desenvolveram uma forma de rampa até a conversão de células da pele em neurônios de dopamina. Eles identificaram - e encontraram uma maneira de superar – o principal obstáculo a tais conversões celulares. Ao mesmo tempo, os pesquisadores dizem que a descoberta tem implicações profundas para mudar a forma como os cientistas trabalham com todas as células.

Um 'guardião' celular

A nova pesquisa, publicada 07 de dezembro na Nature Communications, gira em torno de sua descoberta de que a p53, uma proteína fator de transcrição, atua como uma proteína guardiã.

"Descobrimos que a p53 tenta manter o status quo em uma célula, ela protege contra mudanças de um tipo de célula para outra", explicou Jian Feng, PhD, autor sênior e professor do Departamento de Fisiologia e Biofísica na Escola Jacobs de Medicina e Ciências Biomédicas da UB. " Nós achamos que os atos de p53 como um tipo de proteína guardiã para evitar conversão em outro tipo de célula, uma vez que reduz a expressão da p53, então as coisas começam a ficar interessantes: Fomos capazes de reprogramar os fibroblastos em neurônios com muito mais facilidade."

O avanço tem importância para a biologia celular básica, disse Feng. "Esta é uma forma genérica para nós para mudarmos as células de um tipo para outro", disse ele. "Isso prova que nós podemos tratar a célula como um sistema de software, quando removemos os obstáculos à mudança. Se pudermos identificar combinações de fatores de transcrição que controlam quais genes são ligados e desligados, podemos mudar a forma como o genoma está sendo lido. Nós poderemos ser capazes de reproduzir com o sistema mais rapidamente e que pode ser capaz de gerar tecidos semelhantes aos do corpo, mesmo tecido cerebral.

"As pessoas gostam de pensar que as coisas procedem de uma forma hierárquica, que começam a partir de uma única célula e torna adulta com cerca de 40 trilhões de células, mas nossos resultados provam que não existe uma hierarquia", continuou ele. "Todas as nossas células têm o mesmo código-fonte como a primeira célula, o código é lido de forma diferente para gerar todos os tipos de células que compõem o corpo."

Gerando novos neurônios de dopamina via conversão celular

Timing foi chave para o seu sucesso. "Nós descobrimos que o ponto no ciclo celular pouco antes de a célula tenta perceber o seu ambiente para garantir que tudo está pronto para a duplicação do genoma, é o horário nobre quando a célula é receptiva a mudar", disse Feng.

Com a diminuição do p53 guardião genômico no momento certo do ciclo celular, eles poderiam facilmente transformar as células da pele em neurônios de dopamina, com combinações de fatores de transcrição descobertos em estudos anteriores. Estas manipulações activam a expressão de Tet1, uma enzima de modificação de ADN que altera o modo como o genoma é lido.

"Nosso método é mais rápido e muito mais eficiente do que os desenvolvidos anteriormente", disse Feng. "O melhor método anterior pode levar duas semanas para produzir 5 por cento neurônios de dopamina. Com o nosso, temos 60 por cento neurônios de dopamina em dez dias."

Os investigadores fizeram várias experiências para demonstrar que estes são neurônios dopaminérgicos funcionais do cérebro médio, do tipo perdido na doença de Parkinson.

A descoberta permite aos pesquisadores gerar neurônios específicos do paciente em um disco que poderiam então seres transplantadas para o cérebro para reparar os neurônios defeituosos. Ele também pode ser utilizado para pesquisar de forma eficiente os novos tratamentos para a doença de Parkinson. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Science Daily.