Uma “cola” celular para regenerar tecidos, curar feridas e regenerar nervos

Nosso corpo é formado por trilhões de células, organizadas em padrões complexos para realizar todas as suas funções. Moléculas de adesão celular são, portanto, essenciais e onipresentes em organismos multicelulares para manter todos esses conjuntos de maneira estável e sólida.

O último especifica interações célula-célula precisas em processos tão diversos quanto o desenvolvimento de tecidos, a orientação de células imunes para seu alvo e a fiação do sistema nervoso . A associação também facilita a comunicação entre as células para que o corpo funcione como um todo autorregulado.

O desafio atual da medicina regenerativa é gerar novos órgãos quando eles são muito velhos ou deficientes, reprogramando células adultas diferenciadas para torná-las pluripotentes. Uma célula pluripotente é uma célula-tronco capaz de dar origem novamente a qualquer tipo de célula especializada. Este é o próximo capítulo do transplante de órgãos , mas usando células-tronco em vez de órgãos de doadores, cuja oferta é limitada.

Além disso, os tecidos e órgãos do corpo começam a se formar no útero e continuam a se desenvolver durante a infância. Na idade adulta, muitas instruções moleculares que orientam esses processos generativos desaparecem e alguns tecidos, como os nervos, não podem se curar de lesões ou doenças.

Nesse contexto, pesquisadores da UC San Francisco (UCSF) projetaram moléculas de adesão personalizadas que atuam como “cola celular”, permitindo-lhes direcionar com precisão e previsibilidade as ligações entre as células para formar conjuntos de estruturas multicelulares complexas, como tecidos do corpo humano ou órgãos. O estudo foi publicado na revista Nature .

Uma caixa de ferramentas para restaurar interações célula a célula

Você deve saber que o que distingue um tecido de outro é a forma como suas células estão ligadas entre si. Em um órgão sólido, como os pulmões, as muitas células estão bem unidas. Mas no sistema imunológico, as ligações mais fracas permitem que as células se movam através dos vasos sanguíneos ou rastejem entre as células fortemente ligadas na pele, por exemplo, para alcançar um patógeno ou uma ferida.

Wendell Lim, PhD, diretor do Cell Design Institute da UCSF e co-autor, explica que é necessário projetar com precisão como as células interagem umas com as outras.

Para entender essa ligação celular e direcioná-la para fins de medicina regenerativa, os pesquisadores projetaram moléculas sintéticas de adesão celular (synCAM) em duas partes. Parte da molécula atua como um receptor fora da célula e determina com quais outras células ela interage. Uma segunda parte é composta pelos domínios intracelulares de moléculas de adesão nativas, como caderinas e integrinas, permitindo regular a força da ligação que se forma.

As moléculas resultantes produzem interações célula-célula personalizadas com propriedades de adesão semelhantes às interações encontradas in vivo . As duas partes podem ser misturadas e combinadas de maneira modular, criando uma rede de células personalizadas que se conectam de maneiras diferentes em todo o espectro de tipos de células.

Esta “caixa de ferramentas” de moléculas de adesão permite a montagem racionalmente programada de novas arquiteturas multicelulares, bem como a remodelação de tecidos danificados no corpo.

Adam Stevens, PhD, Hartz Fellow no Cell Design Institute e primeiro autor do estudo, disse em um comunicado : ” Estamos projetando maneiras de controlar essa organização de células, que é essencial para sermos capazes de sintetizar tecidos com as propriedades que desejamos. .eles têm ”.

Além de substituir um órgão ou tecido danificado ou disfuncional in vivo , essa descoberta poderia, segundo os autores, possibilitar o design de tecidos para modelar estados patológicos, a fim de facilitar seu estudo em tecidos humanos.

Conjuntos celulares codificados ao longo da evolução

Como lembram os pesquisadores, a adesão celular foi um desenvolvimento fundamental na evolução dos animais e outros organismos multicelulares. Na verdade, moléculas de adesão personalizadas podem oferecer um novo caminho para uma compreensão mais profunda de como os organismos unicelulares começaram a evoluir para organismos multicelulares, os precursores das espécies atuais.

Adam Stevens conclui: ” É muito emocionante que agora entendamos muito mais sobre como a evolução pode ter começado a construir corpos .” Ele acrescenta: “ Nosso trabalho revela um código de adesão molecular flexível que determina quais células irão interagir e como. Agora que estamos começando a entendê-lo, podemos aproveitar esse código para direcionar como as células se agrupam em tecidos e órgãos. Essas ferramentas podem ser verdadeiramente transformadoras .”

Fonte: Nature