Um dos maiores desafios na pesquisa sobre envelhecimento e doenças é rastrear células senescentes. Essas células – muitas vezes chamadas de “células zumbis” – param de se dividir, mas se recusam a morrer naturalmente. Com o tempo, podem acumular-se no corpo e têm sido associadas a doenças como o cancro, a doença de Alzheimer e o próprio processo de envelhecimento.
Os cientistas estão explorando maneiras de remover ou reparar essas células danificadas, mas há um grande obstáculo. Os pesquisadores têm se esforçado para identificar com segurança as células senescentes escondidas nas células saudáveis dos tecidos vivos.
Aptâmeros de DNA ajudam pesquisadores a identificar células senescentes
Uma equipe da Clínica Mayo afirma agora ter encontrado uma nova técnica promissora. Escrevendo na revista Aging Cell, os pesquisadores descrevem uma técnica que usa moléculas chamadas “aptâmeros” para marcar células senescentes.
Aptâmeros são filamentos curtos de DNA sintético que se dobram naturalmente em formas tridimensionais complexas. Essas formas permitem que eles se liguem a proteínas específicas encontradas na superfície celular.
Trabalhando com células de camundongos, os cientistas examinaram 100 trilhões de sequências aleatórias de DNA e identificaram vários aptâmeros raros capazes de se ligar a proteínas associadas a células senescentes. Uma vez anexados, os aptâmeros sinalizam efetivamente as células para detecção.
“Esta abordagem estabeleceu o princípio de que os aptâmeros são uma tecnologia que pode ser usada para distinguir células senescentes de células saudáveis”, disse o bioquímico e biólogo molecular Jim Maher, III, Ph.D., investigador principal do estudo. “Embora este estudo seja um primeiro passo, os resultados sugerem que o método pode eventualmente ser aplicável a células humanas”.
Uma conversa casual desencadeou a descoberta
O projeto começou com uma ideia inesperada compartilhada durante uma conversa casual entre estudantes de pós-graduação da Clínica Mayo.
Keenan Pearson, Ph.D. – que recentemente se formou na Escola de Pós-Graduação em Ciências Biomédicas da Clínica Mayo – estava estudando como os aptâmeros poderiam ser usados contra câncer no cérebro ou doenças neurodegenerativas enquanto trabalhava com o Dr.
Em outro lugar no campus, Sarah Jachim, Ph.D., – que também estava concluindo pesquisas de pós-graduação na época – estava estudando células envelhecidas e senescentes no laboratório de Nathan Lebrasure, Ph.D.
Dois estudantes se cruzam durante um evento científico e começam a discutir seus projetos de tese. Dr. Pearson questionou se a tecnologia de aptâmeros poderia ser adaptada para reconhecer células senescentes.
“Achei a ideia boa, mas não sabia sobre o processo de preparação de células senescentes para testes, e essa era a experiência de Sarah”, disse o Dr. Pearson, que se tornou o principal autor da publicação.
Os pesquisadores perseguiram uma hipótese “maluca”
Os alunos desenvolveram o conceito com seu mentor, bem como com o pesquisador Darren Baker, PhD, cujo trabalho se concentra em terapias direcionadas a células senescentes.
Dr. Maher disse que a idéia inicialmente parecia “louca”, mas era interessante o suficiente para justificar uma investigação mais aprofundada. Os consultores eventualmente adotaram a colaboração.
“Francamente, adoramos que fosse uma ideia de estudante e uma combinação real de dois campos de pesquisa”, disse o Dr. Maher.
A pesquisa está progredindo rapidamente. Os experimentos iniciais produziram resultados encorajadores mais cedo do que o esperado, levando a equipe a trazer mais estudantes de vários laboratórios.
Em seguida, os alunos de pós-graduação Brandon Wilbanks, PhD, Luis Prieto, PhD, e a estudante de MD-PhD Carolyn Doherty contribuíram com técnicas especializadas, incluindo microscopia avançada e uma ampla variedade de análises de amostras de tecido.
“Tornou-se encorajador despender mais esforços, porque poderíamos dizer que este era um projeto que teria sucesso”, disse o Dr. Jachim.
Novas pistas sobre a biologia das células zumbis
O estudo pode oferecer mais do que uma nova forma de identificar células senescentes. Também revelou informações sobre células.
“Até o momento, não existe um marcador universal que caracterize as células senescentes”, diz o Dr. Maher. “Nossa pesquisa foi planejada para descobrir moléculas-alvo de superfície em células senescentes. A beleza dessa abordagem é que deixamos os aptâmeros escolherem as moléculas às quais se ligarão.”
Vários aptâmeros se ligam a uma variante da fibronectina, uma proteína encontrada na superfície das células de camundongos. Os investigadores ainda não entendem exatamente como esta variante da fibronectina está relacionada com a senescência, mas a descoberta pode ajudar os cientistas a definir melhor o que torna as células senescentes únicas.
Perspectivas futuras para o tratamento do envelhecimento e das doenças
Os pesquisadores alertam que serão necessários estudos adicionais antes que os aptâmeros possam detectar com segurança células senescentes em humanos.
Ainda assim, a tecnologia poderá eventualmente tornar-se muito mais do que uma ferramenta de detecção. Os cientistas acreditam que os aptâmeros poderão um dia fornecer terapias diretamente às células senescentes, permitindo abordagens de tratamento altamente direcionadas.
Dr. Pearson disse que os aptâmeros também são menos caros e mais adaptáveis do que os anticorpos tradicionais, que são normalmente usados para distinguir diferentes tipos de células.
“Este projeto demonstrou um conceito novo”, disse o Dr. Maher. “Estudos futuros poderão ampliar a abordagem às aplicações relacionadas às células senescentes em doenças humanas”.
