Para milhões de pacientes que perderam membros por razões que variam de diabetes a trauma, a possibilidade de recuperar a função por meio da regeneração natural permanece fora de alcance. O crescimento de pernas e braços continua a ser a província de salamandras e super-heróis.
Mas em um estudo publicado na revista Science Advances, cientistas da Universidade Tufts e do Instituto Wyss da Universidade de Harvard nos aproximaram do objetivo da medicina regenerativa.
Em sapos adultos, que são naturalmente incapazes de regenerar membros, os pesquisadores conseguiram desencadear o crescimento de uma perna perdida usando um coquetel de cinco drogas aplicado em uma cúpula de biorreator de silicone que sela o elixir sobre o coto por apenas 24 horas. Esse breve tratamento desencadeia um período de 18 meses de rebrota que restaura uma perna funcional.
Muitas criaturas têm a capacidade de regeneração completa de pelo menos alguns membros, incluindo salamandras, estrelas do mar, caranguejos e lagartos. Os platelmintos podem até ser cortados em pedaços, com cada pedaço reconstruindo um organismo inteiro. Os seres humanos são capazes de fechar feridas com o crescimento de novos tecidos, e nossos fígados têm uma capacidade notável, quase semelhante a vermes chatos, de se regenerar até o tamanho total após uma perda de 50%.
Mas a perda de um membro grande e estruturalmente complexo – um braço ou uma perna – não pode ser restaurada por nenhum processo natural de regeneração em humanos ou mamíferos. Na verdade, tendemos a cobrir lesões maiores com uma massa amorfa de tecido cicatricial, protegendo-a de mais perdas de sangue e infecções e impedindo o crescimento.
Regeneração inicial
Os pesquisadores da Tufts desencadearam o processo regenerativo em sapos com garras africanas, envolvendo a ferida em uma tampa de silicone, que eles chamam de BioDome, contendo um gel de proteína de seda carregado com o coquetel de cinco drogas.
Cada droga cumpria um propósito diferente, incluindo conter a inflamação, inibir a produção de colágeno que levaria a cicatrizes e estimular o novo crescimento de fibras nervosas, vasos sanguíneos e músculos. A combinação e o biorreator forneceram um ambiente local e sinais que afastaram a balança da tendência natural de fechar o coto e em direção ao processo regenerativo.
Os pesquisadores observaram um crescimento dramático do tecido em muitos dos sapos tratados, recriando uma perna quase totalmente funcional. Os novos membros tinham estrutura óssea estendida com características semelhantes à estrutura óssea de um membro natural, um complemento mais rico de tecidos internos (incluindo neurônios) e vários “dedos” cresceram a partir da extremidade do membro, embora sem o suporte do osso subjacente.
O membro regenerado se moveu e respondeu a estímulos como o toque de uma fibra rígida, e os sapos foram capazes de usá-lo para nadar na água, movendo-se como um sapo normal faria.
“É emocionante ver que as drogas que selecionamos estavam ajudando a criar um membro quase completo”, disse Nirosha Murugan, afiliada de pesquisa do Allen Discovery Center em Tufts e primeira autora do artigo. “O fato de ter sido necessária apenas uma breve exposição às drogas para iniciar um processo de regeneração de meses sugere que sapos e talvez outros animais possam ter capacidades regenerativas adormecidas que podem ser acionadas”.
Os pesquisadores exploraram os mecanismos pelos quais a intervenção breve poderia levar ao crescimento a longo prazo. Nos primeiros dias após o tratamento, eles detectaram a ativação de vias moleculares conhecidas que normalmente são usadas em um embrião em desenvolvimento para ajudar o corpo a tomar forma.
A ativação dessas vias pode permitir que a carga de crescimento e organização do tecido seja tratada pelo próprio membro, semelhante à forma como ocorre em um embrião, em vez de exigir intervenção terapêutica contínua durante os muitos meses necessários para o crescimento do membro.
Como funciona o BioDome
Animais naturalmente capazes de regeneração vivem principalmente em um ambiente aquático. O primeiro estágio de crescimento após a perda de um membro é a formação de uma massa de células-tronco no final do coto chamada blastema, que é usada para reconstruir gradualmente a parte do corpo perdida. A ferida é rapidamente coberta por células da pele nas primeiras 24 horas após a lesão, protegendo o tecido em reconstrução por baixo.
“Mamíferos e outros animais em regeneração geralmente têm seus ferimentos expostos ao ar ou em contato com o solo, e podem levar dias a semanas para fechar com tecido cicatricial”, disse David Kaplan, professor de engenharia da família Stern em Tufts e co- autor do estudo. “Usar a tampa BioDome nas primeiras 24 horas ajuda a imitar um ambiente amniótico que, junto com os medicamentos certos, permite que o processo de reconstrução prossiga sem a interferência do tecido cicatricial”.
Próximos passos em sapos e mamíferos
Trabalhos anteriores da equipe de Tufts mostraram um grau significativo de crescimento de membros desencadeado por uma única droga, a progesterona, com o BioDome. No entanto, o membro resultante cresceu como um pico e estava longe de ser o membro funcional e de forma mais normal alcançado no estudo atual.
O coquetel de cinco drogas representa um marco significativo para a restauração de membros de rã totalmente funcionais e sugere que a exploração adicional de combinações de drogas e fatores de crescimento pode levar a membros regenerados que são ainda mais completos funcionalmente, com dedos normais, membranas e esqueleto e esqueleto mais detalhados. características musculares.
“Vamos testar como esse tratamento pode ser aplicado aos mamíferos a seguir”, disse o autor correspondente Michael Levin, professor de biologia Vannevar Bush na Escola de Artes e Ciências, diretor do Allen Discovery Center em Tufts e membro do corpo docente associado do Instituto Wyss.
“Cobrir a ferida aberta com um ambiente líquido sob o BioDome, com o coquetel de drogas certo, pode fornecer os primeiros sinais necessários para colocar o processo regenerativo em movimento”, disse ele. “É uma estratégia focada em desencadear programas de padronização anatômica inerentes e latentes, não microgerenciar o crescimento complexo, já que os animais adultos ainda têm as informações necessárias para fazer suas estruturas corporais”.
Publicado em 27/01/2022 10h43
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