Uma ‘limpeza de memória’ para células-tronco pode ser a chave para melhores terapias

As células-tronco são tipos especiais de células em nosso corpo que podem se tornar qualquer outro tipo de célula. Eles têm um enorme potencial para a medicina, e os testes estão em andamento usando células-tronco para substituir células danificadas em doenças como o Parkinson.

Uma maneira de obter células-tronco é de embriões humanos, mas isso tem preocupações éticas e limitações práticas. Outra maneira é transformar células adultas da pele ou de outro lugar nas chamadas “células-tronco pluripotentes induzidas” (células iPS).

No entanto, essas células às vezes carregam uma “memória” do tipo de célula que costumavam ser, o que pode torná-las menos previsíveis ou eficientes quando tentamos transformá-las em outros tipos de células.

Encontramos uma maneira de apagar essa memória, para fazer as células iPS funcionarem mais como células-tronco embrionárias. Nosso estudo está publicado em Natureza.

Grande promessa para a medicina regenerativa

Células maduras e especializadas, como células da pele, podem ser reprogramadas em células iPS no laboratório. Essas células “tábulas em branco” são uma grande promessa na medicina regenerativa, um campo focado em regenerar, reparar ou substituir células, órgãos ou tecidos danificados ou doentes.

Os cientistas podem produzir células iPS a partir do próprio tecido do paciente, portanto, há menos risco de as novas células serem rejeitadas pelo sistema imunológico do paciente.

Para dar um exemplo, as células iPS estão sendo testadas para produzir células pancreáticas produtoras de insulina para ajudar pessoas com diabetes. Ainda não chegamos lá, mas é um exemplo do que pode ser possível.

A pesquisa usando células iPS é um campo que avança rapidamente, mas muitos desafios técnicos permanecem. Os cientistas ainda estão descobrindo como controlar melhor quais tipos de células as células iPS se tornam e garantir que o processo seja seguro.

Um desses desafios técnicos é a “memória epigenética”, onde as células iPS retêm traços do tipo de célula que já foram.

Memória epigenética e como ela pode prejudicar o uso de células iPS

Para entender a “memória epigenética”, vamos primeiro falar sobre epigenética. Nosso DNA carrega sequências de instruções conhecidas como genes. Quando vários fatores influenciam a atividade gênica (ligando-os ou desligando-os) sem alterar a própria sequência de DNA, isso é conhecido como epigenética, que significa literalmente “acima da genética”.

O epigenoma de uma célula é um termo coletivo para descrever todas as modificações epigenéticas em uma célula. Cada uma de nossas células contém o mesmo DNA, mas o epigenoma controla quais genes são ativados ou desativados, o que determina se ela se torna uma célula do coração, uma célula do rim, uma célula do fígado ou qualquer outro tipo de célula.

Você pode pensar no DNA como um livro de receitas e no epigenoma como um conjunto de marcadores. Os marcadores não alteram as receitas, mas direcionam quais serão utilizadas.

Da mesma forma, as marcas epigenéticas guiam as células para interpretar o código genético sem modificá-lo.

Quando reprogramamos uma célula madura em uma célula iPS, queremos apagar todos os seus “marcadores”. No entanto, isso nem sempre funciona completamente. Quando alguns marcadores permanecem, essa “memória epigenética” pode influenciar o comportamento das células iPS.

Uma célula iPS feita a partir de uma célula da pele pode reter uma “memória” parcial de ser uma célula da pele, o que torna mais provável que ela se transforme novamente em uma célula semelhante à pele e menos provável que se transforme em outros tipos de células. Isso ocorre porque algumas das marcas epigenéticas do DNA podem dizer à célula para se comportar como uma célula da pele.

Isso pode ser um obstáculo para o uso de células iPS porque pode afetar o processo de transformar as células iPS nos tipos de células que você deseja. Também pode afetar a função das células depois de criadas. Se você quiser usar células iPS para ajudar a reparar um pâncreas, mas as células têm uma “memória” de serem células da pele, elas podem não funcionar tão bem quanto as verdadeiras células pancreáticas.

Como conseguimos limpar a memória epigenética das células iPS e melhorar sua função

Superar a questão da memória epigenética nas células iPS é um desafio amplamente reconhecido para a medicina regenerativa.

Ao estudar como o epigenoma se transforma quando reprogramamos as células da pele adulta em células iPS, descobrimos uma nova maneira de reprogramar células que apaga completamente a memória epigenética. Fizemos essa descoberta reprogramando as células usando um método que imita como o epigenoma das células embrionárias é redefinido naturalmente.

Durante o desenvolvimento inicial de um embrião, antes de ser implantado no útero, as marcas epigenéticas herdadas do esperma e dos óvulos são essencialmente apagadas. Essa redefinição permite que as células do embrião inicial comecem do zero e se tornem qualquer tipo de célula à medida que o embrião cresce e se desenvolve.

Ao introduzir uma etapa durante o processo de reprogramação que imita brevemente esse processo de reinicialização, criamos células iPS que são mais parecidas com células-tronco embrionárias do que células iPS convencionais.

O apagamento mais eficaz da memória epigenética nas células iPS aumentará seu potencial médico. Isso permitirá que as células iPS se comportem como “folhas em branco”, como células-tronco embrionárias, tornando-as mais propensas a se transformar em qualquer tipo de célula desejada.

Se as células iPS podem esquecer suas identidades passadas, elas podem se tornar qualquer tipo de célula de forma mais confiável e ajudar a criar células específicas necessárias para terapias, como novas células produtoras de insulina para alguém com diabetes ou células neuronais para alguém com Parkinson. Também pode reduzir o risco de comportamentos inesperados ou complicações quando as células iPS são usadas em tratamentos médicos.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.