Algumas das melhores pistas para uma vida longa e saudável podem estar escondidas no DNA dos morcegos, mamíferos que podem viver muito tempo em relação ao tamanho do seu corpo.
A ideia atraiu Juan Manuel Vázquez quando ele era estudante de graduação na Universidade de Chicago. No entanto, na época havia pouca informação genómica publicada sobre morcegos que pudesse ajudar a responder a questões sobre longevidade. Depois de se tornar pós-doutorado na UC Berkeley em 2020, ele começou a procurar espécies de morcegos em todo o oeste dos EUA que pudessem fornecer amostras de tecido para sequenciamento de DNA.
Com a ajuda de estudantes de graduação de Berkeley, Vazquez viajou por toda a região, colocando redes de neblina sobre rios, lagoas e riachos à noite. A equipe capturou os morcegos, coletou pequenas amostras de biópsia e liberou os animais. A maioria dos trabalhos se concentra na linhagem miotisO que inclui algumas espécies com expectativa de vida excepcionalmente longa. uma miotis de Brandt, conhaque myotisAnilhado na Europa e recapturado 50 anos depois.
Genomas de morcegos revelam uma ligação com a longevidade
Em um novo estudo publicado em NaturezaVazquez e colegas apresentaram a primeira análise de oito miotis Genoma. Seus resultados apontam para uma forte relação entre expectativa de vida e função imunológica. Os morcegos que viveram mais tiveram níveis mais elevados de genes que combatem o câncer.
As descobertas sugerem que a longevidade pode depender, em parte, de um sistema imunológico que permaneça altamente eficaz contra organismos infecciosos e contra o câncer. Os investigadores encontraram uma sobreposição substancial entre genes associados ao envelhecimento e genes envolvidos na defesa contra doenças, sugerindo que estudar um processo pode ajudar a explicar o outro.
“Os morcegos evoluíram para viver longos períodos de tempo sem doenças, o que mostra que não precisamos olhar para as doenças do envelhecimento e as doenças infecciosas como áreas completamente separadas”, disse Vazquez. “Podemos olhar para esses morcegos e tentar entender que, da mesma forma que você pode melhorar seu sistema imunológico para combater vírus, talvez você possa melhorar seu sistema imunológico para que ele não diminua na velhice. Ou talvez os morcegos possam nos ajudar a encontrar maneiras de combater tumores para que nosso sistema imunológico não fique exausto, e também pode nos ajudar a lidar com outros fatores estressantes na vida e não esgotar nossa imunidade.”
Células de morcego danificadas escolhem a autodestruição
Como parte do estudo, Vazquez cultivou células coletadas de biópsias de asas de morcego em laboratório. (Atualmente, eles têm culturas de células de 259 indivíduos, representando 32 espécies.) Em seguida, expuseram as células cultivadas a produtos químicos tóxicos para ver como reagiam a danos graves.
O morcego que viveu mais tempo em sua amostra, o pequeno morcego marrom (myotis lucifugus), reagiu de forma inesperada. Em vez de ativar genes que produzem proteínas de reparação do ADN, as células aumentaram a atividade de genes que promovem a morte celular.
“O que descobrimos foi literalmente o oposto do que seria de esperar se tratassemos morcegos com uma dose letal deste produto químico”, disse ele. “O morcego que viveu mais tempo na América do Norte decide ‘Não posso salvar este navio’ e imediatamente muda de assunto para priorizar a morte de células danificadas. O elefante, outra espécie resistente ao câncer que vive mais tempo, tem a mesma estratégia – se você não pode salvar a célula, mate a célula.”
Os resultados sugerem que os animais podem ter desenvolvido estratégias muito diferentes para evitar que as células danificadas se tornassem perigosas. Compreender essas estratégias pode fornecer pistas valiosas sobre a longevidade, de acordo com Peter Sudmant, professor associado de biologia integrativa em Berkeley que estuda a genética do envelhecimento e da longevidade.
“Ao observar a diversidade da vida e a notável longevidade de diferentes espécies, esperamos poder compreender melhor a interação entre os danos no ADN e o sistema imunitário para que possamos viver uma vida plena e saudável”, disse ele.
“Se começarmos a olhar para espécies de vida longa como elefantes, baleias e morcegos, começaremos a encontrar formas de a natureza já ter resolvido muitos destes problemas de saúde humana”, disse Vazquez.
Longevidade, estilo de vida ativo e sistema imunológico em alerta máximo
Os morcegos têm tido um sucesso notável desde que apareceram pela primeira vez, há cerca de 60 milhões de anos. Hoje, representam 20% de todas as espécies de mamíferos, habitam todos os continentes, exceto a Antártida, e adaptaram-se a uma ampla gama de zonas ecológicas.
Das 1.511 espécies conhecidas de morcegos, cerca de 139 são morcegos. miotis Gênero. Estes morcegos são particularmente interessantes porque o tempo de vida de espécies intimamente relacionadas pode variar dramaticamente. Os myotis de Brandt podem viver até meio século, enquanto os myotis pretos, miotis negraNativo da América do Sul e Central, vive apenas cerca de sete anos. Vázquez comparou isto a uma situação hipotética em que os nossos parentes próximos, homo neanderthalensisviveu nove vezes mais que o moderno um homem sábio.
Outra característica incomum dos morcegos é o seu sistema imunológico. Os cientistas descobriram que funciona em níveis invulgarmente elevados, ajudando os morcegos a controlar inflamações prejudiciais enquanto convivem com infecções virais persistentes sem ficarem doentes.
Essa capacidade permite que morcegos saudáveis hospedem uma variedade extraordinária de vírus. Alguns desses vírus, incluindo o que causa a COVID-19, podem se espalhar para humanos.
Os pesquisadores propuseram que o poderoso sistema imunológico dos morcegos pode estar ligado à sua intensa atividade física. Vázquez comparou os voos noturnos feitos por morcegos enquanto caçam insetos com a corrida de várias ultramaratonas todos os dias.
“Os morcegos desenvolveram capacidades incríveis de condicionamento físico, habilidades incríveis para combater doenças e habilidades incríveis para prevenir o câncer”, disse ele. “Isto significa que, ao compreender como os morcegos evoluíram para fazer todas as coisas que outros mamíferos não fizeram, podemos encontrar formas completamente novas e inesperadas de lidar com as coisas comuns que causam doenças humanas”.
Os genes da longevidade também ajudam os morcegos a combater vírus
A nova análise genómica oferece outra ligação interessante. Sempre que Vazquez identificava genes associados à longevidade dos morcegos, a sua colega Alice Lauterbur, da Universidade do Arizona, identificava frequentemente os mesmos genes envolvidos na interacção entre morcegos e vírus.
“Há muito mais sobreposição do que seria de esperar por acaso entre genes associados à longevidade e genes associados a interações virais”, disse ele.
Os pesquisadores também descobriram miotis Os morcegos têm um número invulgarmente grande de genes que interagem com vírus de ADN para produzir proteínas, como os vírus do herpes, que transportam a sua informação genética no ADN.
Essas proteínas podem ajudar na infecção viral ou ajudar a proteger o animal. Por exemplo, uma função protetora pode incluir o aumento da produção de interferon, uma proteína sinalizadora antiviral que ajuda a coordenar as defesas imunológicas.
“As proteínas de interação viral de DNA foram fortemente enriquecidas para seleção em morcegos, ao contrário da maioria dos outros mamíferos, onde há um enriquecimento muito forte para seleção de proteínas de interação viral de DNA e RNA”, disse Sudmantha.
Humanos e outros primatas apresentam um padrão diferente. Eles contêm mais genes do que vírus de DNA para produzir proteínas que interagem com vírus de RNA, incluindo vírus como COVID e HIV.
Por que os vírus dos morcegos podem ser tão perigosos para os humanos?
A incompatibilidade evolutiva entre as defesas imunológicas dos morcegos e dos humanos pode ajudar a explicar por que alguns vírus que passam dos morcegos para os humanos podem causar doenças zoonóticas graves.
“Humanos e morcegos simplesmente não são adequados um para o outro”, disse Vazquez. “É por isso que temos que trabalhar cuidadosamente com o morcego – é uma via de mão dupla para as zoonoses. Não queremos dar algo ao morcego e não queremos obter algo do morcego. Essa incompatibilidade é definitivamente algo que deveríamos investigar mais.”
Vazquez continua investigando os mecanismos genéticos que controlam a longevidade usando culturas de células em seu novo cargo docente na Universidade Estadual da Pensilvânia. Enquanto isso, Sudmant está se concentrando mais em como essas células regulam suas respostas imunológicas.
“Uma coisa que me entusiasma muito é como um morcego se protege produzindo proteínas que atacam o genoma do vírus, mas também protege o seu próprio genoma de ser atacado por essas proteínas”, disse ele.
Sudmantha atualmente mantém culturas de células de diversas espécies de primatas e as utiliza para investigar a genética da longevidade e a relação entre a expectativa de vida e os genes de reparo do DNA.
Além de Vazquez, Sudmant e Lauterbur, agora na Universidade de Vermont, outros coautores do artigo incluem Lucie Etienne, da École Normale Supérieure em Lyon, França, e David Enard, da Universidade do Arizona, em Tucson. Este trabalho foi financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde e pela National Science Foundation.
