Animais que brilham no escuro revelam novas pistas importantes sobre regeneração de membros

Uma criaturinha com guelras rendadas, um sorriso gentil e pele verdejante fluorescente acaba de dar aos cientistas uma pista importante para resolver um dos maiores mistérios da biologia: a regeneração de membros.

As salamandras aquáticas conhecidas porquê axolotes são famosas por sua habilidade incomum de regenerar membros perdidos por ferimentos ou amputações. Agora, pesquisadores descobriram mais sobre o processo multíplice por trás desse “superpoder”, conforme descrito em um novo estudo publicado nesta terça-feira (10) na revista Nature Communications.

“Uma questão antiga na espaço é: quais são os sinais que dizem às células no sítio da lesão que elas devem regenerar unicamente uma mão, por exemplo, ou um braço inteiro?”, disse o responsável sênior do estudo, James Monaghan, professor de biologia e diretor do Instituto de Imagem Química de Sistemas Vivos da Universidade Northeastern.

A pesquisa revelou que uma substância chamada ácido retinoico, frequentemente encontrada em tratamentos de acne com retinol, é a responsável por indicar às células feridas dos axolotes quais partes do corpo devem ser regeneradas — e porquê.

O ácido retinoico também é importante no desenvolvimento de embriões humanos, ajudando a orientar o DNA sobre onde formar a cabeça, mãos e pés, explicou Monaghan. Mas, por razões ainda desconhecidas, a maioria das células humanas perde a capacidade de “ouvir” esses sinais regenerativos ainda durante a gravidez.

Embora a teoria de recriar membros humanos inteiros ainda pareça um pouco distante e digno de ficção científica, Monaghan afirma que estudar a função sinalizadora do ácido retinoico nesses anfíbios pode perfurar caminhos para novos métodos de tratamento e terapias genéticas em humanos.

Estudando o ácido retinoico em axolotes

Axolotes não brilham no escuro naturalmente. Para observar os sinais do ácido retinoico, a equipe de Monaghan usou exemplares geneticamente modificados que emitem um luz fluorescente verdejante nos locais onde a molécula ativa as células lesionadas.

Inicialmente, os pesquisadores adotaram uma abordagem mais “Frankenstein”, injetando quantidades excessivas de ácido retinoico nos organismos dos axolotes para observar o efeito. No sítio das amputações, os animais acabavam crescendo além do necessário — substituíam uma mão por um braço inteiro.

“Se você injetar ácido retinoico em excesso em uma lesão, todos esses genes diferentes, provavelmente sem relação com o projecto corporal necessário, serão ativados”, disse Catherine McCusker, professora associada de biologia na Universidade de Massachusetts Boston, que não participou do estudo, mas também pesquisa a regeneração de membros em salamandras.

Para compreender melhor porquê os axolotes usam seus próprios níveis naturais de ácido retinoico para regenerar membros, a equipe de Monaghan mudou de abordagem.

“Descobrimos que uma única enzima é responsável por quebrar o ácido retinoico no corpo desses animais”, disse Monaghan. Quando a equipe bloqueou essa enzima, os efeitos “Frankenstein” voltaram a ocorrer. “Isso foi extremamente empolgante, pois mostrou que os níveis da substância oriundo são controlados por sua degradação.”

Em outras palavras, uma mão ferida de axolote sabe que não deve crescer até se tornar um braço em secção porque a enzima, chamada CYP26B1, impede que o processo regenerativo vá além, explicou McCusker.

Até agora, entender essa relação no sistema regenerativo dessa espécie é unicamente uma secção do quebra-cabeça, disse Monaghan. O próximo passo será identificar exatamente quais genes o ácido retinoico ativa dentro das células durante a regeneração, para interpretar melhor o “projeto” que essas células seguem.

O que os humanos podem aprender com os axolotes

Quando as células de um axolote são feridas, passam por um processo chamado desdiferenciação, no qual “esquecem” sua identidade e retornam a um estado embrionário, disse Monaghan. Nesse estado, elas se concentram em gerar novos membros e voltam a responder aos sinais do ácido retinoico.

Já as células humanas não se desdiferenciam quando lesionadas, e por isso não conseguem responder a esses sinais. Em vez disso, nossos tecidos reagem à lesão com formação de cicatrizes, depositando grandes quantidades de colágeno, explicou o pesquisador.

Mas e se fosse verosímil fazer com que células humanas voltassem a “obedecer” essas instruções para reconstruir membros?

“Essa questão é extremamente interessante no campo da terapia genética, porque talvez não seja necessário somar ou remover genes para induzir regeneração em humanos — podemos unicamente ativar ou desativar os genes corretos no momento patente”, disse Monaghan, referindo-se a tecnologias porquê o CRISPR, que permitem alterações no DNA para prevenir e tratar doenças.

A regeneração de membros humanos ainda está muito distante, mas à medida que os cientistas compreendem melhor a sinalização do ácido retinoico, essa tecnologia poderá ajudar a restaurar essa capacidade regenerativa às células humanas, permitindo curas sem cicatrizes, disse McCusker.

Secção da pesquisa de McCusker foca em estugar o processo de regeneração. Nos axolotes, pode levar unicamente alguns dias para regenerar pequenas mãos, mas em um ser humano adulto, isso poderia demorar anos.

“É importante continuar fazendo esse tipo de pesquisa biológica básica”, concluiu McCusker. “Estamos descobrindo formas super inovadoras de fazer coisas que hoje parecem impossíveis para a medicina humana atual.”