As criaturas que não envelhecem e ajudam a revelar segredos do cérebro:betsul bônus

Como pesquisadora, estudo a regeneração no nível celular. Eu e meus colegas do Laboratório Treutlein do Instituto Federalbetsul bônusTecnologiabetsul bônusZurique, na Suíça, e do Laboratório Tanaka do Institutobetsul bônusPatologia Molecularbetsul bônusViena, na Áustria, imaginamos se os axolotes seriam capazesbetsul bônusregenerar todos os tiposbetsul bônuscélulas existentes no cérebro — incluindo as conexões entre as diferentes regiões do cérebro.

Recentemente, publicamos um estudo criando um mapa das células que compõem uma parte do cérebro do axolote, esclarecendobetsul bônusformabetsul bônusregeneração e a evolução cerebralbetsul bônusdiferentes espécies.

Por que estudar as células?

Tipos diferentesbetsul bônuscélulas possuem funções distintas. Elas podem especializar-sebetsul bônuscertas funções, pois cada uma delas expressa genes diferentes.

Compreender quais tiposbetsul bônuscélulas existem no cérebro e o que elas fazem ajuda a esclarecer o quadro geralbetsul bônusfuncionamento do cérebro. E também permite que os pesquisadores façam comparações ao longo da evolução para tentar descobrir as tendências biológicas entre as diferentes espécies.

Uma formabetsul bônusentender quais células expressam quais genes é o usobetsul bônusum método conhecido como sequenciamentobetsul bônusRNAbetsul bônuscélula única (scRNA-seq, na siglabetsul bônusinglês).

Esta ferramenta permite que os pesquisadores contem a quantidadebetsul bônusgenes ativos no interiorbetsul bônuscada célulabetsul bônusuma amostra específica. Ela mostra um retrato das atividades realizadas por cada célula no momento dabetsul bônuscoleta.

Este método é fundamental para compreender os tiposbetsul bônuscélulas existentes no cérebro dos animais. Os cientistas vêm usando scRNA-seqbetsul bônuspeixes, répteis, camundongos e atébetsul bônusseres humanos.

Mas estava faltando uma peça importante do quebra-cabeça da evolução do cérebro: os anfíbios.

Mapeamento do cérebro do axolote

Nossa equipe decidiu concentrar-se no telencéfalo do axolote.

Nos seres humanos, o telencéfalo é a maior porção do cérebro. Ele contém uma região conhecida como neocórtex, que desempenha papel fundamental no comportamento e na cognição dos animais.

Ao longo da evolução recente, o neocórtex aumentou imensamentebetsul bônustamanhobetsul bônuscomparação com outras regiões do cérebro. E,betsul bônusforma similar, os tiposbetsul bônuscélulas que compõem o telencéfalo passaram por grande diversificação e crescimento dabetsul bônuscomplexidade ao longo do tempo, tornando essa região uma áreabetsul bônusestudo fascinante.

Nós usamos scRNA-seq para identificar os diferentes tiposbetsul bônuscélulas que compõem o telencéfalo do axolote, incluindo diferentes tiposbetsul bônusneurônios e célulasbetsul bônusprogenitores, ou células que podem dividir-se ou transformar-sebetsul bônusoutros tipos celulares.

Nós identificamos quais genes estão ativos quando as células progenitoras tornam-se neurônios e concluímos que muitas delas passam por um tipo intermediáriobetsul bônuscélula denominado neuroblastos (cuja existênciabetsul bônusaxolotes até então era desconhecida), antesbetsul bônusse tornarem neurônios maduros.

Em seguida, nós incluímos a regeneração do axolote no teste, removendo uma seção do seu telencéfalo. Utilizando um método específicobetsul bônusscRNA-seq, conseguimos capturar e sequenciar todas as células novasbetsul bônusdiferentes estágiosbetsul bônusregeneração,betsul bônusuma a 12 semanas após a lesão.

Por fim, concluímos que todos os tipos celulares removidos haviam sido totalmente restaurados.

Observamos também que a regeneração do cérebro acontecebetsul bônustrês fases principais. A primeira fase começa com um rápido aumento da quantidadebetsul bônuscélulas progenitoras,betsul bônusque uma pequena fração dessas células ativa um processobetsul bônuscurabetsul bônusferidas.

Na segunda fase, as células progenitoras começam a diferenciar-sebetsul bônusneuroblastos. E, por fim, na terceira fase, os neuroblastos diferenciam-se nos mesmos tiposbetsul bônusneurônios que foram perdidos originalmente.

Surpreendentemente, também observamos que as conexões neuronais interrompidas entre a área removida e outras regiões do cérebro haviam sido refeitas. Essa reconexão indica que a área regenerada também recuperoubetsul bônusfunção original.

Cérebrosbetsul bônusanfíbios ebetsul bônusseres humanos

Acrescentar os anfíbios ao quebra-cabeça evolutivo permite que os pesquisadores descubram como o cérebro e seus tipos celulares se alteraram ao longo do tempo, bem como os mecanismos por trás da regeneração.

Ao comparar nossos dados sobre o axolote com outras espécies, descobrimos que as células do seu telencéfalo exibem forte similaridade com o hipocampo dos mamíferos — a região do cérebro envolvida na formação da memória — e com o córtex olfativo — a região do cérebro envolvida no sentido do olfato.

Em um tipobetsul bônuscélula do axolote, nós chegamos a encontrar similaridades com o neocórtex, a região do cérebro conhecida pela percepção, pensamento e raciocínio espacialbetsul bônusseres humanos.

Estas similaridades indicam que essas regiões do cérebro podem ter sido conservadas ou permanecido comparáveis ao longo da evolução — e que o neocórtex dos mamíferos pode ter um tipobetsul bônuscélula ancestral do telencéfalobetsul bônusanfíbios.

O nosso estudo ajuda a esclarecer o processobetsul bônusregeneração cerebral, incluindo quais os genes envolvidos e como as células acabam por transformar-sebetsul bônusneurônios, mas ainda não sabemos quais sinais externos dão início ao processo. E também não sabemos se os processos identificados ainda são acessíveis aos animais que evoluíram posteriormente, como os camundongos e os seres humanos.

Mas não somos os únicos tentando resolver o quebra-cabeça da evolução do cérebro.

O Laboratório Tosches, da Universidade Columbia, nos Estados Unidos, explorou a diversidade dos tipos celularesbetsul bônusoutra espéciebetsul bônussalamandra, a Pleurodeles waltl. Já o Laboratório Fei, da Academiabetsul bônusCiências Médicasbetsul bônusGuangdong, na China, e seus colaboradores da empresa chinesabetsul bônusciências biológicas BGI pesquisaram a disposição espacial dos tiposbetsul bônuscélulas no prosencéfalo do axolote.

Identificar todos os tiposbetsul bônuscélulas no cérebro do axolote também ajuda a abrir o caminho para pesquisas inovadoras no campo da medicina regenerativa.

Os cérebrosbetsul bônuscamundongos e seres humanos perderam grande parte dabetsul bônuscapacidadebetsul bônusreparo ou regeneração. As intervenções médicas atuais sobre danos cerebrais graves concentram-sebetsul bônusterapias com células-tronco e medicamentos para reforçar ou acelerar reparos.

Examinar os genes e tiposbetsul bônuscélulas que permitem que os axolotes realizembetsul bônusregeneração quase perfeita pode ser a chave para melhorar o tratamentobetsul bônuslesões graves e revelar o potencialbetsul bônusregeneraçãobetsul bônusseres humanos.

* Ashley Maynard é candidata ao títulobetsul bônusPhDbetsul bônusbiologia do desenvolvimento quantitativo no Instituto Federalbetsul bônusTecnologiabetsul bônusZurique, na Suíça.

Este artigo foi publicado originalmente no sitebetsul bônusnotícias acadêmicas The Conversation e republicado sob licença Creative Commons. Leia aqui a versão originalbetsul bônusinglês.

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