Notícia

Novo método permite que grandes quantidades de células-tronco musculares sejam obtidas com segurança em cultura de células

Laboratório do Dr. Ori Bar-​Nur, ETH Zurique

Fonte

ETH Zurique | Instituto Federal de Tecnologia de Zurique

Data

segunda-feira, 21 agosto 2023 17:15

Áreas

Bioengenharia. Biologia. Biotecnologia. Engenharia Biológica. Medicina. Ortopedia.

O Dr. Ori Bar-Nur, professor do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH Zurique), e sua equipe cultivam células musculares em laboratório. Neste caso, são células de camundongos, mas os pesquisadores também estão interessados em células humanas e bovinas. E existem aplicações promissoras em ambos os casos: tecido muscular humano cultivado em laboratório pode ser usado em cirurgia, enquanto células-tronco musculares humanas podem ajudar pessoas com doenças musculares; enquanto isso, o tecido muscular bovino cultivado em laboratório pode revolucionar a indústria da carne, permitindo a produção de carne sem a necessidade de abater animais.

Por enquanto, porém, a pesquisa da equipe do ETH Zurique está focada em otimizar a geração de células-tronco musculares e torná-la mais segura. E eles agora conseguiram fazer isso por meio de uma nova abordagem.

Células reprogramadas

Como outros pesquisadores da área, os cientistas do ETH Zurique usam um tipo de célula diferente e mais fácil de cultivar como matéria-prima para gerar células musculares: células do tecido conjuntivo. Usando um coquetel de pequenas moléculas e proteínas, eles ‘reprogramam’ molecularmente essas células, convertendo-as em células-tronco musculares, que se multiplicam rapidamente e produzem fibras musculares. “Essa abordagem nos permitiu produzir grandes quantidades de células musculares”, explicou Xhem Qabrati, estudante de doutorado no grupo de pesquisa do professor Ori Bar-Nur e um dos dois principais coautores do estudo. “Embora as células musculares também possam ser cultivadas diretamente de biópsias musculares, as células tendem a perder sua funcionalidade após o isolamento, tornando difícil produzir grandes quantidades de células”.

Um componente importante do coquetel usado – e um catalisador central para a transformação celular – é a proteína MyoD. Este é um fator de transcrição que regula a atividade de certos genes musculares no núcleo da célula. A proteína MyoD não está normalmente presente nas células do tecido conjuntivo. Antes que essas células possam se transformar em células musculares, os cientistas precisam ‘convencê-las’ a produzir MyoD em seu núcleo por vários dias.

Sem engenharia genética

Até agora, os pesquisadores recorriam à engenharia genética para esse processo: eles usavam partículas virais para transportar o projeto de DNA da proteína MyoD para o núcleo da célula. Lá, os vírus inseriam essas instruções de construção no genoma, permitindo que as células produzissem a proteína MyoD. No entanto, essa abordagem traz um risco de segurança: os cientistas não podem controlar exatamente onde os vírus do genoma inserem essas instruções. Às vezes, os vírus se integram no meio de um gene vital, danificando-o, ou esse processo de inserção pode levar a alterações que podem desencadear a formação de células cancerígenas.

Desta vez, o Dr. Bar-Nur e seus colegas usaram uma abordagem diferente para entregar MyoD às células do tecido conjuntivo, inspirados nas vacinas de mRNA para COVID-19: em vez de usar vírus para introduzir o projeto de DNA do gene MyoD, eles introduzem o transcrição do mRNA deste gene nas células. Como isso deixa o genoma das células inalterado, evita as consequências negativas associadas a essas mudanças. O mRNA ainda possibilita que as células do tecido conjuntivo produzam a proteína MyoD, de forma que – junto com os demais componentes do coquetel otimizado pelos pesquisadores do ETH Zurique – possam se transformar em células-tronco e fibras musculares.

Os pesquisadores publicaram recentemente sua nova abordagem na revista científica NPJ Regenerative Medicine. Eles são os primeiros a reprogramar células do tecido conjuntivo em células-tronco musculares sem engenharia genética.

Ajuda na distrofia muscular

As células musculares produzidas dessa forma também são totalmente funcionais, como os pesquisadores demonstraram em experimentos com camundongos que sofrem de distrofia muscular de Duchenne. Em humanos, esta rara doença hereditária deixa os pacientes com falta de uma proteína necessária para a estabilidade muscular, o que significa que eles experimentam perda muscular progressiva e paralisia.

Os cientistas do ETH Zurique injetaram células-tronco musculares não defeituosas nos músculos de camundongos com distrofia muscular de Duchenne portadores desse defeito. Eles foram capazes de mostrar que as células-tronco saudáveis formam fibras musculares reparadas nos músculos. “O transplante de células-tronco musculares desse tipo pode ser especialmente útil para pacientes com a distrofia de Duchenne avançada, que já estão gravemente afetados pela atrofia muscular”, explicou Inseon Kim, também aluna de doutorado do grupo do professor Bar-Nur e coautora principal do estudo.

O método é adequado para produzir grandes quantidades de células-tronco musculares necessárias para esse fim. Além disso, o fato de fazê-lo sem engenharia genética e os riscos associados o torna atraente para um potencial uso terapêutico futuro em humanos.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do ETH Zurique (em inglês).

Fonte: Fabio Bergamin, ETH Zurique. Imagem: células-tronco e fibras musculares podem ser cultivadas em laboratório a partir de células reprogramadas do tecido conjuntivo (imagem de microscopia). Fonte: Laboratório do Dr. Ori Bar-​Nur, ETH Zurique.

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