Cientistas descobrem parceiros de proteína que podem curar o músculo cardíaco

Cientistas da UNC School of Medicine fizeram um avanço significativo no promissor campo de reprogramação celular e regeneração de órgãos, e a descoberta pode desempenhar um papel importante em futuros medicamentos para curar corações danificados.

Em um estudo publicado na revista Célula-tronco celularcientistas da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill descobriram um método mais simplificado e eficiente para reprogramando células do tecido cicatricial (fibroblastos) para se tornarem saudáveis coração células musculares (cardiomiócitos). Os fibroblastos produzem o tecido fibroso e rígido que contribui para a insuficiência cardíaca após um ataque cardíaco ou por causa de doença cardíaca. A transformação de fibroblastos em cardiomiócitos está sendo investigada como uma potencial estratégia futura para tratar ou até mesmo algum dia curar essa condição comum e mortal.

Surpreendentemente, a chave para a nova técnica de produção de cardiomiócitos acabou sendo uma proteína controladora da atividade genética chamada Ascl1, que é conhecida por ser uma proteína crucial envolvida na transformação de fibroblastos em neurônios. Os pesquisadores pensaram que o Ascl1 era específico do neurônio.

“É uma descoberta fora da caixa, e esperamos que seja útil no desenvolvimento de futuras terapias cardíacas e potencialmente outros tipos de reprogramação celular terapêutica”, disse o autor sênior do estudo Li Qian, Ph.D., professor associado do Departamento da UNC. de Patologia e Medicina Laboratorial e diretora associada do McAllister Heart Institute da UNC School of Medicine.

Os cientistas nos últimos 15 anos desenvolveram várias técnicas para reprogramar células adultas para se tornarem células-tronco e, em seguida, induzir essas células-tronco a se tornarem células adultas de algum outro tipo. Mais recentemente, os cientistas têm encontrado maneiras de fazer essa reprogramação mais diretamente – direto de um tipo de célula madura para outro. A esperança é que, quando esses métodos se tornarem ao máximo seguros, eficazes e eficientes, os médicos possam usar uma simples injeção em pacientes para reprogramar células causadoras de danos em benéficas.

“A reprogramação de fibroblastos tem sido um dos objetivos importantes no campo”, disse Qian. “A hiperatividade dos fibroblastos está subjacente a muitas doenças e condições importantes, incluindo insuficiência cardíaca, doença de obstrução pulmonar crônicadoença hepática, doença renal e os danos cerebrais semelhantes a cicatrizes que ocorrem após derrames”.

No novo estudo, a equipe de Qian, incluindo os co-primeiros autores Haofei Wang, Ph.D., pesquisador de pós-doutorado e MD/Ph.D. estudante Benjamin Keepers, usou três técnicas existentes para reprogramar fibroblastos de camundongos em cardiomiócitos, células hepáticas e neurônios. Seu objetivo era catalogar e comparar as mudanças nos padrões de atividade gênica das células e nos fatores de regulação da atividade gênica durante essas três reprogramações distintas.

Inesperadamente, os pesquisadores descobriram que a reprogramação de fibroblastos em neurônios ativou um conjunto de genes de cardiomiócitos. Logo eles determinaram que essa ativação era devido a Ascl1, uma das proteínas do “fator de transcrição” do programador mestre que havia sido usada para fazer os neurônios.

Como o Ascl1 ativou os genes de cardiomiócitos, os pesquisadores o adicionaram ao coquetel de três fatores de transcrição que estavam usando para fazer cardiomiócitos, para ver o que aconteceria. Eles ficaram surpresos ao descobrir que isso aumentava drasticamente a eficiência da reprogramação – a proporção de reprogramações bem-sucedidas. células— por mais de dez vezes. Na verdade, eles descobriram que agora poderiam dispensar dois dos três fatores de seu coquetel original, mantendo apenas Ascl1 e outro fator de transcrição chamado Mef2c.

Em outros experimentos, eles encontraram evidências de que o Ascl1 por si só ativa os genes dos neurônios e dos cardiomiócitos, mas se afasta do papel do pró-neurônio quando acompanhado pelo Mef2c. Em sinergia com Mef2c, Ascl1 ativa um amplo conjunto de genes de cardiomiócitos.

“Ascl1 e Mef2c trabalham juntos para exercer efeitos pró-cardiomiócito que nenhum fator exerce sozinho, criando um potente coquetel de reprogramação”, disse Qian.

Os resultados mostram que os principais fatores de transcrição usados ​​na reprogramação celular direta não são necessariamente exclusivos de um tipo de célula alvo.

Talvez mais importante, eles representam mais um passo no caminho para futuras terapias de reprogramação celular para distúrbios importantes. Qian diz que ela e sua equipe esperam fazer uma proteína sintética dois em um que contenha os bits efetivos de Ascl1 e Mef2c e possa ser injetada em corações com problemas para consertá-los.