Cientistas que estudam axolotes, zebras e ratos descobriram um conjunto comum de genes que poderá um dia ajudar os pesquisadores a desenvolver tratamentos para regenerar membros humanos. Resultados publicados em Anais da Academia Nacional de Ciênciasapontam para uma possível nova direção na medicina regenerativa e na terapia genética.
“Este estudo significativo reuniu três laboratórios que trabalham em três organismos para comparar a regeneração”, disse o professor assistente de biologia da Wake Forest, Josh Curry, cujo laboratório estuda o axolote da salamandra mexicana. “Isso nos mostrou que existem programas genéticos universais e unificadores que impulsionam a regeneração em tipos muito diferentes de organismos, salamandras, peixes-zebra e ratos”.
O projeto também envolveu o cirurgião plástico da Universidade Duke, David A. Brown, que estuda a regeneração de dedos em ratos, e Kenneth D. Poss, da Universidade de Wisconsin-Madison, cuja pesquisa se concentra na regeneração de barbatanas em peixes-zebra.
Genes de regeneração comuns de diferentes espécies
De acordo com as estatísticas da Carga Global de Doenças, mais de 1 milhão de amputações ocorrem em todo o mundo todos os anos devido a doenças vasculares relacionadas com diabetes, lesões traumáticas, infecções e cancro. Os pesquisadores esperam que esse número cresça à medida que a população envelhece e o diabetes se torna mais prevalente.
Durante anos, os cientistas procuraram maneiras de ir além dos membros protéticos para tratamentos que pudessem restaurar o movimento, a sensação e a função naturais. Este novo estudo sugere que um grupo de genes conhecidos como genes SP pode desempenhar um papel importante neste esforço.
Os pesquisadores escolheram axolotes, peixes-zebra e ratos porque cada espécie fornece informações únicas sobre a regeneração.
O axolote é famoso por sua capacidade incomum de regenerar membros inteiros junto com caudas, tecido da medula espinhal e partes de órgãos, incluindo coração, cérebro, pulmões, fígado e mandíbulas.
O peixe-zebra é outro modelo poderoso de regeneração porque pode regenerar repetidamente nadadeiras caudais danificadas. Eles também são capazes de restaurar o coração, o cérebro, a medula espinhal, os rins, a retina e o pâncreas.
Os ratos foram incluídos porque, como os humanos, são mamíferos. Os ratos podem regenerar as pontas dos dedos, e os humanos às vezes podem regenerar as pontas dos dedos quando o leito ungueal permanece intacto após a lesão, permitindo que a pele, a carne e os ossos se regenerem.
Curry disse que a equipe descobriu que a regeneração da epiderme, ou tecido da pele, nas três espécies ativou dois genes chamados SP6 e SP8. Os pesquisadores começaram então a investigar exatamente como esses genes promovem a regeneração.
O aluno de doutorado em biologia Tim Curtis Jr. participou do trabalho no laboratório de Curry com a estudante Elena Singer-Freeman, Goldwater Scholar e graduada em 2025 pela Wake Forest em bioquímica e biologia molecular.
Experimentos CRISPR revelam papel fundamental no crescimento de membros
Os pesquisadores descobriram que o SP8 é particularmente importante para a regeneração dos membros das salamandras. Usando a tecnologia de edição genética CRISPR, a equipe de Curry excluiu o SP8 do genoma do axolote.
Sem o gene, os axolotes não conseguiram regenerar adequadamente os ossos dos membros. Os cientistas observaram problemas semelhantes em ratos quando faltavam SP6 e SP8 na regeneração dos dedos.
Usando essas descobertas, o laboratório de Brown desenvolveu uma terapia genética viral baseada em um intensificador de regeneração de tecidos previamente identificado no peixe-zebra.
A terapia liberou uma molécula sinalizadora chamada FGF8, que normalmente é ativada pelo SP8. Em ratos, o tratamento estimulou o crescimento ósseo nos dedos danificados e restaurou parcialmente algumas das capacidades regenerativas perdidas na ausência dos genes SP.
Os membros humanos não podem regenerar-se naturalmente como os membros da salamandra, mas os investigadores acreditam que os tratamentos futuros poderão potencialmente imitar alguns dos mecanismos biológicos controlados pelos genes SP.
“Podemos usar isso como uma espécie de prova de princípio de que podemos fornecer uma terapia para substituir esse estilo regenerativo de epiderme no tecido que se regenera em humanos”, explicou Curry.
Construindo para a futura regeneração dos membros humanos
Os investigadores alertam que o trabalho ainda está numa fase inicial e que serão necessárias muito mais pesquisas antes que as descobertas em ratos possam ser traduzidas em terapias para humanos. No entanto, Curry considerou o estudo uma base importante para futuras terapias regenerativas.
“Os cientistas estão procurando muitas soluções para substituição de membros, incluindo estruturas de bioengenharia e tratamentos com células-tronco”, explicou Curry. “A abordagem da terapia genética neste estudo é um novo caminho que pode complementar e potencialmente aumentar o que será, sem dúvida, uma abordagem multidisciplinar para a regeneração de membros humanos”.
Curry também enfatizou a importância da colaboração entre cientistas que trabalham com animais e sistemas biológicos muito diferentes.
“Muitas vezes os cientistas trabalham em seus próprios silos: trabalhamos apenas com o axolote, ou apenas com o rato, ou apenas com os peixes”, disse Curry. “O que é realmente especial nesta investigação é que estamos a trabalhar com todos estes organismos diferentes. É realmente poderoso e espero que vejamos mais neste campo.”
