doi.org/10.1016/j.cels.2024.04.001
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#Embrião
Uma nova pesquisa revelou novos insights sobre o desenvolvimento embrionário humano, mostrando que a duração da exposição ao sinal BMP é fundamental para determinar o destino das células durante a gastrulação, com potenciais aplicações na medicina regenerativa
Uma equipe de pesquisa da Rice University, liderada por Aryeh Warmflash, avançou nossa compreensão dos mecanismos que impulsionam o desenvolvimento embrionário humano. Suas descobertas foram publicadas recentemente no periódico científico Cell Systems.
O desenvolvimento embrionário, a jornada de um único óvulo fertilizado a um organismo complexo, é orquestrado por interações complexas entre sinais bioquímicos. Mas os mecanismos por trás de como as células interpretam esses sinais para tomar decisões cruciais de desenvolvimento permanecem elusivos.
Nosso artigo aborda uma questão fundamental: como essas decisões são controladas por vários caminhos simultaneamente? – disse Warmflash, professor associado de biociências e bioengenharia.
A equipe inclui a associada de pesquisa de pós-doutorado e atual líder de grupo no Centro Andaluz de Biologia do Desenvolvimento Elena Camacho-Aguilar; Sumin Yoon, uma veterana com especialização em antropologia cultural/médica; os alunos de doutorado Miguel A. Ortiz-Salazar e Siqi Du; e a técnica de laboratório M. Cecilia Guerra. Juntos, eles focaram seu estudo na gastrulação humana, um estágio crucial onde as células se diferenciam nas três camadas germinativas do embrião: ectoderme, mesoderme e endoderme.
Estudos anteriores e novas descobertas
Embora pesquisas anteriores tenham identificado o envolvimento de vários sinais, como proteína morfogenética óssea (BMP) e sítio de integração relacionado a células sem asas (WNT) durante a gastrulação, os mecanismos precisos subjacentes à forma como as células os interpretam para se desenvolver em diferentes tipos de células permaneceram obscuros.
Para encontrar uma resposta, os pesquisadores se voltaram para células-tronco pluripotentes humanas (hPSCs), que imitam o estado das células pouco antes da gastrulação. Eles levantaram a hipótese de que a duração e a concentração dos sinais de BMP podem ditar o destino celular e elaboraram experimentos expondo hPSCs a variados sistemas de sinais de BMP.
Contrariamente às suposições anteriores, o estudo revelou que a duração da exposição ao sinal de BMP, em vez de sua força, desempenha um papel crucial na determinação do destino celular. Exposições semelhantes a pulsos a altas concentrações de BMP provocaram mudanças significativas, particularmente em relação ao mesoderma, enquanto sinais contínuos de baixo nível produziram resultados menos pronunciados.
Modelagem matemática e implicações:
A modelagem matemática desses processos permitiu que os pesquisadores previssem os resultados do destino para qualquer combinação de sinais de BMP e WNT. A equipe construiu um mapa de destino abrangente que prevê esses resultados. Aproveitando esse mapa, os pesquisadores criaram um novo protocolo otimizando a formação do mesoderma relevante para outros campos, como a medicina regenerativa.
Nossas descobertas ressaltam a importância de entender a dinâmica da sinalização para orientar as decisões sobre o destino das células,- disse Camacho-Aguilar. Ao decifrar esses mecanismos, podemos personalizar protocolos de diferenciação eficientes que podem ser relevantes para aplicações terapêuticas.-
Publicado em 26/08/2024 13h08
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