DOI: 10.1016/j.neuron.2023.09.019
Credibilidade: 999
#Biomarcador
As descobertas podem ajudar os cientistas a desenvolver terapias regenerativas para lesões na medula espinhal e outras condições neurológicas.
Os neurônios, as principais células que constituem o cérebro e a medula espinhal, estão entre as células mais lentas na regeneração após uma lesão, e muitos neurônios não conseguem se regenerar totalmente. Embora os cientistas tenham feito progressos na compreensão da regeneração neuronal, ainda não se sabe por que alguns neurônios se regeneram e outros não.
Usando sequenciamento de RNA unicelular, um método que determina quais genes são ativados em células individuais, pesquisadores da Escola de Medicina da Universidade da Califórnia em San Diego identificaram um novo biomarcador que pode ser usado para prever se os neurônios se regenerarão ou não após uma lesão. Testando a sua descoberta em ratos, descobriram que o biomarcador era consistentemente fiável em neurónios do sistema nervoso e em diferentes fases de desenvolvimento. O estudo foi publicado em 16 de outubro de 2023, na revista Neuron.
O poder do sequenciamento unicelular
“A tecnologia de sequenciamento unicelular está nos ajudando a observar a biologia dos neurônios com muito mais detalhes do que jamais foi possível, e este estudo realmente demonstra essa capacidade”, disse o autor sênior Binhai Zheng, PhD, professor do Departamento de Neurociências da UC. Escola de Medicina de San Diego. “O que descobrimos aqui pode ser apenas o começo de uma nova geração de biomarcadores sofisticados baseados em dados unicelulares.”
Os pesquisadores se concentraram nos neurônios do trato corticoespinhal, uma parte crítica do sistema nervoso central que ajuda a controlar os movimentos. Após a lesão, estes neurónios estão entre os menos propensos a regenerar axónios – as estruturas longas e finas que os neurónios utilizam para comunicar uns com os outros. É por isso que as lesões no cérebro e na medula espinhal são tão devastadoras.
“Se você sofrer uma lesão no braço ou na perna, esses nervos podem se regenerar e muitas vezes é possível fazer uma recuperação funcional completa, mas este não é o caso do sistema nervoso central”, disse o primeiro autor Hugo Kim, PhD, um pós-doutorado no laboratório Zheng. “É extremamente difícil recuperar da maioria das lesões cerebrais e da medula espinhal porque essas células têm capacidade regenerativa muito limitada. Uma vez que eles se foram, eles se foram.”
Identificando o Biomarcador
Os pesquisadores usaram sequenciamento de RNA unicelular para analisar a expressão genética em neurônios de camundongos com lesões na medula espinhal. Eles incentivaram a regeneração desses neurônios usando técnicas moleculares estabelecidas, mas, em última análise, isso só funcionou para uma parte das células. Esta configuração experimental permitiu aos pesquisadores comparar dados de sequenciamento de neurônios regenerativos e não regenerativos.
Além disso, ao concentrarem-se num número relativamente pequeno de células – pouco mais de 300 – os investigadores conseguiram observar cada célula individual com extrema atenção.
“Assim como cada pessoa é diferente, cada célula tem sua biologia única”, disse Zheng. “Explorar diferenças mínimas entre células pode nos dizer muito sobre como essas células funcionam.”
Usando um algoritmo de computador para analisar seus dados de sequenciamento, os pesquisadores identificaram um padrão único de expressão genética que pode prever se um neurônio individual irá ou não se regenerar após uma lesão. O padrão também incluiu alguns genes que nunca haviam sido implicados anteriormente na regeneração neuronal.
“É como uma impressão digital molecular para regenerar neurônios”, acrescentou Zheng.
Validando o Classificador de Regeneração
Para validar suas descobertas, os pesquisadores testaram essa impressão digital molecular, que chamaram de Classificador de Regeneração, em 26 conjuntos de dados publicados de sequenciamento de RNA unicelular. Esses conjuntos de dados incluíam neurônios de várias partes do sistema nervoso e em diferentes estágios de desenvolvimento.
A equipe descobriu que, com poucas exceções, o Classificador de Regeneração previu com sucesso o potencial de regeneração de neurônios individuais e foi capaz de reproduzir tendências conhecidas de pesquisas anteriores, como uma diminuição acentuada na regeneração neuronal logo após o nascimento.
“Validar os resultados contra muitos conjuntos de dados de linhas de pesquisa completamente diferentes nos diz que descobrimos algo fundamental sobre a biologia subjacente da regeneração neuronal”, disse Zheng. “Precisamos trabalhar mais para refinar nossa abordagem, mas acho que encontramos um padrão que poderia ser universal para todos os neurônios em regeneração.”
Embora os resultados em ratos sejam promissores, os investigadores alertam que, atualmente, o Classificador de Regeneração é uma ferramenta para ajudar os investigadores de neurociências no laboratório, em vez de um teste de diagnóstico para pacientes na clínica.
“Ainda existem muitas barreiras ao uso do sequenciamento unicelular em contextos clínicos, como o alto custo, a dificuldade de análise de grandes quantidades de dados e, o mais importante, a acessibilidade aos tecidos de interesse”, disse Zheng. “Por enquanto, estamos interessados em explorar como podemos usar o Classificador de Regeneração em contextos pré-clínicos para prever a eficácia de novas terapias regenerativas e ajudar a aproximar esses tratamentos dos ensaios clínicos.”
Publicado em 28/10/2023 21h38
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