Ciência

A Formação de um Ser a Partir de uma Única Célula Estaminal

Os cientistas criaram um mapa genético para acompanhar a evolução de células únicas em formas de vida complexas.Thursday, May 17, 2018

Por Nick Lunn

A vida de um ser humano é o resultado de muitas escolhas. Escola, profissão, relações: cada decisão é tomada em linha com uma sequência de ações, com base no passado, traçando um mapa que nos permite perceber o que nos levou a ser o que somos hoje.

As células, num ato de meta-metamorfose, determinam o seu destino de forma idêntica.

“A formação de diferentes tipos de células durante o desenvolvimento é semelhante ao crescimento de uma criança, que, aos 5 anos, tem o potencial para fazer qualquer coisa”, explica Sean Megason, professor associado de sistemas biológicos da Universidade de Medicina de Harvard. Além disso, quase todas as formas de vida na Terra começam por células estaminais embrionárias, que se dividem, posteriormente, e evoluem para diferentes partes especializadas de um ser complexo.

“As células que terminam como neurónios fazem um determinado tipo de escolhas, enquanto que as células dos músculos tomam opções diferentes”, afirma Megason. Mas a forma como estas células estaminais embrionárias fazem as suas escolhas é ainda uma questão envolta em mistério.

UNIDAS E DIVIDIDAS

As formas de vida multicelulares são a nova sensação do momento, numa perspetiva evolucionista. Surgiram há cerca de 600 milhões de anos e, pelo menos, 2 mil milhões de anos após o aparecimento das primeiras formas de vida unicelulares. Por razões que ainda não compreendemos totalmente, estas células únicas começaram a multiplicar-se e terão, eventualmente, evoluído para organismos mais complexos.

“No início, elas simplesmente dividem-se, formando uma bola redonda de células ao final do dia”, afirma Megason. “Mas, na manhã do dia seguinte, a bola de células apresenta-se sob a forma de um pequeno peixe. Tem olhos, batimento cardíaco, músculos e consegue abanar a cauda”.

O potencial notável das células embrionárias estaminais tornou-se objeto de intenso estudo e acesa discussão, baseado na esperança de que um dia seja possível dirigir o desenvolvimento das células estaminais para que estas possam adquirir determinados estados, como as células do cérebro ou da pele, ou corações. E embora sejam décadas de investigação dedicadas à compreensão da forma como estas células se desenvolvem, grande parte desse trabalho de investigação encontra-se disperso, tendo sido realizado sem qualquer coordenação, refere Megason.

Em três novos estudos publicados na revista Science, Megason e duas outras equipas da Universidade de Medicina de Harvard observaram as 24 horas da fase de desenvolvimento do peixe-zebra e da rã, seguindo centenas de milhares de células únicas para tentar compreender de que forma e por que razão tais células evoluíram para estados mais especializados.

“O meu objetivo foi observar o processo completo de produção de todas as diferentes células de um embrião”, explica. “Ainda há muito trabalho pela frente, mas este é o primeiro mapa universal do desenvolvimento.”

CARTOGRAFIA CELULAR

Criar um mapa genético não foi tarefa fácil. Com recurso a uma técnica de sequenciação de células individuais, os investigadores colocaram células únicas em suspensão, numa solução heterogénea de água e óleo, tendo-lhes atribuído, posteriormente, uma espécie de código de barras, antes de as analisarem. Este método foi replicado para milhares de células, criando sérios desafios no processamento de informação, chegada a hora de individualizar a análise do comportamento de cada célula.

“Temos, por vezes, esta ideia de um processo celular em que as células traçam os respetivos destinos, à semelhança de uma bola que rola vale abaixo, que, por sua vez, se bifurca em mais vales e assim sucessivamente. Mas, em vez de rolar sobre uma superfície bidimensional, essa bola rola por uma superfície de 25 000 dimensões, uma para cada gene.”

Contribuindo para adensar a confusão, sabe-se que existem células tardias no universo celular.

“Algumas células podem frequentar a escola e a faculdade de medicina em idade precoce, como Doogie Howser, enquanto outras seguem exatamente o mesmo percurso, mas numa fase mais tardia ou a um ritmo mais lento”, afirma Megason.

Os resultados do estudo permitiram corroborar um conjunto de antigas proposições sobre o comportamento celular. As células podem passar por um período de indecisão ou confusão, existindo numa gama de estados mistos antes de encontrarem, por fim, o seu derradeiro propósito. Poderão mesmo seguir por múltiplos caminhos rumo a um mesmo destino.

Megason espera que as equipas de investigação possam colocar ao serviço dos cientistas uma espécie de livro de receitas, descrevendo as etapas do percurso dos genes nos embriões para formar diferentes tipos de células, “que poderão vir a ser usadas para substituir células nos seres humanos, perdidas por via de lesões ou doenças.”

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