Cientistas que estudam axolotes, peixes-zebra e ratos descobriram um conjunto compartilhado de genes que poderiam ajudar os pesquisadores a desenvolver terapias para regenerar membros humanos. Resultados, publicados Anais da Academia Nacional de CiênciasApontar uma nova direção potencial para a medicina regenerativa e a terapia genética.
“Este estudo notável reuniu três laboratórios, trabalhando em três organismos para comparar a regeneração”, disse Josh Currie, professor assistente de biologia de Wake Forest, cujo laboratório estuda salamandras axolotes mexicanas. “Isso nos mostrou que existe um programa genético universal e unificado que impulsiona a regeneração de uma variedade de organismos, salamandras, peixes-zebra e ratos”.
O cirurgião plástico da Duke University, David A., neste projeto. Brown, que estuda a regeneração digital em ratos, e Kenneth D., da Universidade de Wisconsin-Madison. Poss, cuja pesquisa se concentra na regeneração das barbatanas do peixe-zebra.
Compartilhamento de genes de regeneração entre espécies
Em todo o mundo, ocorrem mais de 1 milhão de amputações todos os anos devido a doenças vasculares relacionadas com a diabetes, lesões traumáticas, infecções e cancro, de acordo com as estatísticas da Carga Global de Doenças. Os pesquisadores esperam que esse número aumente à medida que a população envelhece e o diabetes se torna mais comum.
Ao longo dos anos, os cientistas exploraram maneiras de ir além dos membros artificiais e em direção a tratamentos capazes de restaurar o movimento, a sensação e a função naturais. Este novo estudo sugere que um grupo de genes conhecidos como genes SP pode desempenhar um papel central nesse esforço.
Os investigadores escolheram axolotes, peixes-zebra e ratos porque cada espécie oferece uma visão única sobre a regeneração.
Os axolotes são conhecidos por sua notável capacidade de regenerar órgãos inteiros, incluindo caudas, tecido da medula espinhal e partes de órgãos, incluindo coração, cérebro, pulmões, fígado e mandíbula.
Os peixes-zebra são outro modelo de regeneração poderoso porque podem regenerar barbatanas caudais danificadas repetidamente. Eles também são capazes de reparar o coração, o cérebro, a coluna, os rins, a retina e o pâncreas.
Os ratos foram incluídos porque, como os humanos, são mamíferos. Os ratos podem regenerar as pontas dos dedos, e os humanos às vezes podem regenerar as pontas dos dedos se a unha estiver intacta após a lesão, permitindo que a pele, a carne e os ossos cresçam novamente.
Currie disse que a equipe descobriu que a epiderme em regeneração, ou tecido da pele, de todas as três espécies ativou dois genes, SP6 e SP8. Os pesquisadores começaram então a investigar exatamente como esses genes contribuem para a regeneração.
Biologia Ph.D. O aluno Tim Curtis Jr. participou do trabalho no laboratório de Currie, junto com a estudante de pós-graduação Elena Singer-Freeman, Goldwater Scholar e graduada em bioquímica e biologia molecular em 2025 Wake Forest.
Experimentos CRISPR revelam funções importantes no crescimento de órgãos
Os pesquisadores descobriram que o SP8 é especialmente importante para a regeneração de membros em salamandras. Usando a tecnologia de edição genética CRISPR, a equipe de Curry removeu o SP8 do genoma do axolote.
Sem o gene, os axolotes foram incapazes de regenerar adequadamente os ossos dos membros. Os cientistas observaram problemas semelhantes em ratos quando o SP6 e o SP8 estavam ausentes dos dígitos regenerados.
Usando essas descobertas, o laboratório de Brown desenvolveu uma terapia genética viral baseada em um intensificador de regeneração de tecidos previamente identificado no peixe-zebra.
A terapia fornece uma molécula sinalizadora chamada FGF8, que normalmente é ativada pelo SP8. Em ratos, o tratamento estimulou a regeneração óssea nos dedos danificados e restaurou parcialmente parte da capacidade regenerativa perdida quando os genes SP estavam ausentes.
Os membros humanos não podem regenerar-se naturalmente como os membros da salamandra, mas os investigadores acreditam que as terapias futuras poderão potencialmente imitar alguns dos processos biológicos controlados pelo gene sp.
“Podemos usar isto como uma espécie de prova de princípio de que poderemos fornecer terapias como alternativa a este estilo regenerativo de epiderme na regeneração de tecidos em humanos”, explicou Currie.
Construindo para a futura regeneração de órgãos humanos
Os pesquisadores alertam que o trabalho ainda está em seus estágios iniciais e que serão necessárias muito mais pesquisas antes que as descobertas em ratos possam ser traduzidas em terapia para humanos. Ainda assim, Curry descreveu a pesquisa como uma base importante para futuros tratamentos regenerativos.
“Os cientistas estão buscando muitas soluções para o transplante de órgãos, incluindo estruturas de bioengenharia e terapia com células-tronco”, explicou Currie. “A abordagem da terapia genética neste estudo é uma nova forma de complementar e potencialmente melhorar o que certamente um dia será uma solução multidisciplinar para a regeneração de órgãos humanos”.
Currie também enfatizou a importância da colaboração entre cientistas que trabalham com diferentes animais e sistemas biológicos.
“Muitas vezes, os cientistas trabalham em seus silos: estamos trabalhando apenas com axolotes, ou apenas com ratos, ou apenas com peixes”, disse Currie. “Uma característica realmente marcante desta pesquisa é que trabalhamos em todos esses organismos diferentes. Isso é realmente poderoso e é algo que espero que vejamos mais em campo.”
