Células-tronco ‘persuasivas’ para formar novo tecido ósseo
Novas pesquisas identificaram uma maneira possível de manipular certas células-tronco para gerar novo tecido ósseo. Os resultados desta investigação podem melhorar muito o resultado para pessoas com lesões esqueléticas ou condições como osteoporose.
As células-tronco são células indiferenciadas que têm o potencial de se especializar e realizar qualquer função.
Pesquisas recentes têm focado na melhor maneira de usar células-tronco para fins terapêuticos. Os pesquisadores estão particularmente interessados em como manipulá-los para criar novos tecidos que possam substituir com sucesso conjuntos de células danificados ou aqueles que não são mais funcionais.
Em um novo estudo da Faculdade de Medicina da Universidade Johns Hopkins, em Baltimore, MD, o Dr. Aaron James e sua equipe examinaram os mecanismos que permitem que certos tipos de células-tronco, conhecidas como “células-tronco perivasculares”, formem novas tecido ósseo.
Essas células-tronco tendem a se transformar em tecido adiposo ou tecido ósseo. Até o momento, não está claro o que exatamente determina o destino deles.
“Nossos ossos têm um conjunto limitado de células-tronco para extrair novos ossos. Se pudéssemos persuadir essas células em direção a um destino das células ósseas e longe da gordura, seria um grande avanço em nossa capacidade de promover a saúde e a cura dos ossos. ”
Dr. Aaron James
Os pesquisadores conduziram suas pesquisas em um modelo de ratos e em culturas de células humanas e relatam suas descobertas na revista Relatórios Científicos.
Estudos anteriores que o Dr. James conduziu sugeriram que uma proteína de sinalização específica chamada WISP-1 provavelmente conduzirá o destino das células-tronco perivasculares, dizendo-lhes se devem formar gordura ou tecido ósseo.
No presente estudo, os pesquisadores procuraram provar o papel do WISP-1 na determinação do destino das células-tronco, modificando geneticamente um conjunto de células-tronco humanas para impedi-las de produzir essa proteína.
Quando compararam a atividade gênica nas células-tronco manipuladas com a atividade gênica nas células que ainda produziam WISP-1, os pesquisadores confirmaram que a proteína desempenhava um papel importante. Nas células sem WISP-1, quatro dos genes responsáveis pela formação de gordura apresentaram um nível de atividade 50 a 200% maior do que nas células que continuavam produzindo WISP-1.
Isso também indicou que a dosagem correta dessa proteína sinalizadora poderia levar as células-tronco a formar tecido ósseo em vez de tecido adiposo.
Como esperado, quando os pesquisadores modificaram as células-tronco para aumentar a produção de WISP-1, eles notaram que três dos genes que estimulam o crescimento do tecido ósseo se tornaram duas vezes mais ativos em comparação com os das células-tronco com níveis normais da proteína de sinalização.
Ao mesmo tempo, a atividade de genes que estimulavam o crescimento de tecido adiposo – como o receptor gama ativado por proliferador de peroxissomo (PPARG) – era 42% menor em células-tronco com um aumento no WISP-1, e essa diminuição ocorreu em favor de genes que determinam o crescimento do tecido ósseo.
Na próxima etapa do estudo, os cientistas usaram um modelo de rato para determinar se o WISP-1 poderia aumentar a cicatrização óssea na fusão espinhal, um tipo de intervenção médica que requer a união de duas ou mais vértebras (ossos da coluna vertebral) para formar um único osso.
O uso terapêutico da fusão espinhal é melhorar a dor nas costas ou a estabilidade da coluna vertebral no contexto de várias condições que afetam a coluna, como a escoliose.
Normalmente, “Esse procedimento requer uma quantidade enorme de novas células ósseas”, explica o Dr. James. “Se pudéssemos direcionar a criação de células ósseas no local da fusão, poderíamos ajudar os pacientes a se recuperarem mais rapidamente e reduzir o risco de complicações”, observa ele.
No presente estudo, os pesquisadores injetaram células-tronco humanas que tinham WISP-1 ativo em ratos. Eles fizeram isso entre as vértebras que deveriam se unir como parte do procedimento de fusão.
Após 4 semanas, o Dr. James e sua equipe descobriram que os animais ainda exibiam altos níveis de WISP-1 no tecido espinhal. Além disso, novo tecido ósseo já estava se formando nos lugares certos, permitindo que as vértebras se tornassem “soldadas”.
Por outro lado, os ratos que receberam a mesma intervenção cirúrgica, mas sem o aumento do WISP-1, não apresentaram fusão vertebral durante esse mesmo período.
“Esperamos que nossas descobertas avancem o desenvolvimento de terapias celulares para promover a formação óssea após cirurgias como esta e para outras lesões e doenças esqueléticas, como ossos quebrados e osteoporose”, declara o Dr. James.
No futuro, a equipe de pesquisa também pretende descobrir se a redução dos níveis de WISP-1 nas células-tronco pode levá-las a formar tecido adiposo, o que pode ajudar a promover uma cicatrização mais rápida das feridas.
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