Cientistas descobrem como apagar a memória celular para reprogramar células como células-tronco

• Uma equipe de pesquisa australiana desenvolveu a reprogramação TNT, que mira um antigo desafio da medicina regenerativa ao devolver células somáticas humanas a um estado mais parecido com o de células-tronco embrionárias
• O processo convencional de geração de células-tronco pluripotentes induzidas (iPS) deixa memórias epigenéticas e anomalias da célula original, o que pode levar a diferenças funcionais em relação às células-tronco embrionárias
• O método TNT imita o reset epigenômico do desenvolvimento embrionário inicial e acrescenta uma nova etapa de reset no momento em que surgem anomalias durante a reprogramação
• As células TNT-iPS ficaram molecular e funcionalmente mais próximas das células-tronco embrionárias humanas do que as células iPS convencionais, e se diferenciaram melhor em células como progenitoras neurais
• A técnica pode elevar o padrão da terapia celular e da pesquisa biomédica, mas os mecanismos moleculares exatos das anomalias epigenômicas em iPS e de sua correção ainda exigem mais estudos

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O problema que a reprogramação TNT busca resolver

• Em um artigo na Nature, uma equipe de pesquisa australiana apresentou um novo método de reprogramação que torna células humanas mais semelhantes a células-tronco embrionárias
• Desde meados dos anos 2000, sabe-se que células somáticas adultas, que não são células germinativas, também podem ser reprogramadas artificialmente para um estado semelhante ao de células-tronco embrionárias
• Ao transformar células somáticas humanas, como células da pele, em células-tronco pluripotentes induzidas (iPS), é possível criar, na prática, um suprimento ilimitado de células semelhantes a células-tronco embrionárias para modelagem de doenças, triagem de medicamentos e terapias baseadas em células
• No entanto, a reprogramação convencional pode deixar nas células iPS memórias epigenéticas do estado somático original e outras anomalias epigenéticas
  • Essas diferenças geram discrepâncias funcionais entre as células iPS e as células-tronco embrionárias que elas deveriam imitar
  • As diferenças também podem persistir em células especializadas derivadas das células iPS, limitando seu uso

Como o método TNT funciona e os resultados do estudo

• A reprogramação transient-naive-treatment (TNT) imita o reset do epigenoma celular que ocorre nos estágios muito iniciais do desenvolvimento embrionário
• A equipe analisou como o epigenoma das células somáticas muda ao longo de todo o processo de reprogramação e identificou o momento em que surgem anomalias epigenéticas
  • Em seguida, introduziu uma nova etapa de reset epigenômico, projetada para evitar essas anomalias e apagar a memória celular
• As novas células TNT-iPS humanas ficaram mais próximas das células-tronco embrionárias humanas do que as células iPS produzidas pelo método convencional
  • A semelhança foi maior tanto em características moleculares quanto funcionais
  • A diferenciação em vários tipos celulares, como células progenitoras neurais, também ocorreu melhor do que em células iPS produzidas pelo método padrão
• O método TNT reduz problemas que surgiam na geração convencional de células iPS e pode atenuar resultados que, se deixados sem correção, poderiam ser prejudiciais para terapias celulares no longo prazo
• Os mecanismos moleculares exatos pelos quais as anomalias epigenômicas em iPS surgem e são corrigidas ainda não são totalmente conhecidos, por isso são necessárias mais pesquisas
• O artigo completo pode ser consultado em Transient naive reprogramming corrects hiPS cells functionally and epigenetically

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Opiniões no Hacker News

• Pesquisa realmente interessante. O título é um pouco impreciso: em resumo, já se sabia como criar células-tronco pluripotentes induzidas (iPSC) a partir de células humanas que não são células-tronco, mas elas não funcionavam tão bem como células-tronco quanto as células-tronco embrionárias (ESC)
  O ponto central deste artigo não é apresentar um novo método para criar células-tronco, mas sim analisar os fatores epigenéticos que impedem as iPSC de se comportarem como ESC, identificar diferenças e anomalias em certos padrões epigenéticos e então desenvolver uma técnica para redefinir essas anomalias e fazê-las funcionar melhor
  Complementando: o DNA codifica proteínas e RNA, mas o motivo de células da pele e neurônios serem diferentes mesmo tendo o mesmo DNA é que existe uma camada que regula quais genes serão expressos, em que quantidade e de que forma. Quando esse estado regulatório é transmitido ao longo das gerações celulares, chamamos isso de epigenética
  Meu palpite pessoal é que isso é muito interessante para criar iPSC melhores para pesquisa, mas é incerto qual impacto terá no uso médico. As iPSC são, na prática, quase como células cancerosas que precisam ser manipuladas com muito cuidado, então é complicado colocá-las dentro do corpo humano, e este artigo também não propõe um novo método de geração de células-tronco. Ainda assim, se a reprogramação melhorar, talvez fique mais fácil de controlar e possa se tornar mais segura ou funcional

  • iPSC são úteis quando se quer fazer experimentos com tipos celulares difíceis de obter. Por exemplo, é difícil abrir um buraco na cabeça de alguém para coletar uma amostra de células cerebrais, mas é muito mais fácil usar iPSC derivadas de células da pele ou de gordura
    Claro que iPSC não são as células realmente desejadas, e sim um modelo celular, mas muitas vezes são melhores do que linhagens celulares imortalizadas ou tecido de cadáver
  • Pegar algumas células de gordura obtidas por lipoaspiração e transformá-las química e mecanicamente em iPSC em um tubo de ensaio parece quase um processo industrial. Evoca a imagem de um laboratório de ecstasy de garagem dos anos 90, para depois reinjetá-las no corpo
    Não é algo que o corpo consiga fazer sozinho, e também é uma das abordagens usadas em tratamentos contra câncer para aumentar a quantidade de células imunes. A propósito, a melatonina aumenta a liberação de células-tronco pela medula óssea, então parece importante dormir bem ao longo da vida

• Imaginar que o processo de desenvolvimento de uma célula possa ser totalmente reversível é um salto e tanto, mas talvez seja possível. A frase principal a observar neste estudo é a parte em que “o professor Polo disse que o mecanismo molecular exato das anomalias do epigenoma de iPS e de sua correção ainda não é totalmente conhecido, e que mais pesquisas são necessárias para entendê-lo”
  A precisão programática envolvida na reprodução humana ou de mamíferos é absurda. Uma célula de um homem XY e uma célula de uma mulher XX se unem para formar um zigoto viável, e essa única célula contém todas as informações necessárias para se desenvolver em um canguru, uma baleia, um humano ou um rato-toupeira-pelado
  Muitas partes do processo de desenvolvimento envolvem a desativação seletiva de grandes regiões do genoma. Um neurônio não precisa de muitas coisas necessárias para uma célula cardíaca, por exemplo. Este estudo afirma que essa desativação seletiva pode ser revertida, mas ainda não sabemos bem como isso acontece no nível da estrutura molecular
  No fim, isso aponta para a importância da estrutura tridimensional do genoma em vários níveis, mas ainda parecem existir poucos bons métodos para analisá-la adequadamente de forma experimental

• Parece que estamos bem perto de um grande avanço na área da longevidade. Com células-tronco, esse tipo de coisa também se torna possível
  “A extensão das mudanças causadas por um infarto é grande demais para que o coração consiga se reparar sozinho ou evitar danos adicionais. Mas a terapia com células-tronco diferenciadas em células cardíacas reverteu total ou parcialmente dois terços das mudanças induzidas pela doença, e 85% de todas as categorias de funções celulares afetadas pela doença responderam positivamente ao tratamento”, disse Andre Terzic, do Centro de Medicina Regenerativa da Mayo Clinic
  https://newsnetwork.mayoclinic.org/discussion/mayo-clinic-re...

  • Há pelo menos 15 anos ouvimos que algum avanço com células-tronco está “próximo”, mas quase sempre acaba não dando certo ou terminando no lado de causar câncer, por problemas como tumorigenicidade e imunogenicidade
    É difícil acreditar até ver com os próprios olhos
  • Talvez a coisa de que menos precisamos agora seja as pessoas viverem mais

• O que isso significa?

  • Reduz muito o trabalho necessário para alcançar o resultado desejado. Pode levar a caminhos como reparo tecidual não cirúrgico, substituição e rejuvenescimento

• Está no topo da página principal e não há comentários, então imagino que tenha sido postado por leigos como eu, esperando que seja um avanço significativo. Seria bom se alguém explicasse a real importância

  • Do ponto de vista de um leigo, células-tronco são como argila. São muito úteis
    À medida que entendemos esses detalhes, talvez um dia isso leve a reinicializar nossos corpos para aumentar muito a expectativa de vida, ou a ter corpos melhores mesmo depois de envelhecer
    Este passo isolado não vai entrar imediatamente em tratamentos médicos, mas estamos desvendando conhecimento fundamental com o qual lidaremos no futuro, e ainda não sabemos o tamanho do seu poder. Considero envelhecimento humano, longevidade e biomedicina os trabalhos mais importantes
  • Escrevi um resumo aproximado e espero que ajude: https://news.ycombinator.com/item?id=37287128
  • Como costuma acontecer, o artigo em si é muito mais cauteloso do que o comunicado à imprensa, mas esta frase da conclusão mostra o benefício potencial. Ela diz que é possível tornar escalável e prática a reinicialização de células-tronco somáticas, que vinha sendo uma barreira para levar isso a tratamentos reais
    “Our work shows that TNT reprogramming is a practical and scalable approach to overcome these intrinsic characteristics of hiPS cells, which is important for the clinical delivery of this technology.”
  • Com células-tronco, em teoria, é possível programá-las para se diferenciarem em qualquer tipo de célula. Assim, isso pode possibilitar regeneração de tecidos, reparo de danos, criação de novos pulmões ou fígados etc.
  • Células-tronco têm pluripotência, podendo seguir mais de um destino de desenvolvimento. Conforme avançam, suas possibilidades se estreitam para tipos celulares específicos
    Tratamentos antigos com células-tronco precisavam passar por um amplo processo de seleção para obter células que se desenvolveriam de acordo com o objetivo terapêutico
    Se for possível apagar um destino já definido, o processo fica muito mais simples, e poderíamos criar células-tronco essencialmente universais, ou quase universais, cujo destino seria determinado pelos tecidos ao redor e pelos sinais de difusão

• Mesmo que finalmente encontrem uma forma de parar o envelhecimento, fico um pouco triste porque, quando isso acontecer, provavelmente já estarei na casa dos 90

  • Felizmente, também estão pesquisando formas de reverter o envelhecimento. Talvez seja mais fácil reparar os danos periodicamente do que impedir que eles surjam em primeiro lugar