Cientistas usam células-tronco para criar embriões quiméricos: meio humanos, meio porcos

Este embrião de porco recebeu células humanas e cresceu até quatro semanas de idade

Cientistas do Instituto Salk para pesquisas biológicas, na Califórnia, EUA, cultivaram os primeiros embriões contendo células de seres humanos e suínos.

Um artigo foi publicado na revista científica Cell.

Quimeras

Quimeras humanas e animais podem oferecer informações importantes sobre o início do desenvolvimento humano e do aparecimento de doenças, fornecendo uma plataforma realista de testes para tratamentos.

Também podem fornecer um meio de crescimento de células, tecidos e órgãos humanos para a medicina regenerativa, que sejam transplantáveis.

Esse é o objetivo final, mas ainda estamos longe disso, conforme explica o pesquisador principal do novo estudo, Juan Carlos Izpisua Belmonte. “Este é um primeiro passo importante”, afirma.

Onde está o erro?

Apesar de décadas de trabalho, os cientistas ainda têm dificuldade de crescer células-tronco em placas de Petri para se tornarem células adultas especializadas totalmente funcionais.

“É como fazer a cópia de uma chave, a duplicata parecer quase idêntica, mas quando você chega em casa, ela não abre a porta. Há algo que não estamos fazendo direito”, argumenta Izpisua Belmonte.

Os avanços

Como um primeiro passo, Izpisua Belmonte e seus colegas criaram uma quimera de rato e camundongo, introduzindo células de rato em embriões de camundongos.

Para isso, usaram a ferramenta de edição de genoma CRISPR para deletar genes críticos em células de óvulos de camundongo fertilizados. Por exemplo, numa determinada célula, eles suprimiram um gene crítico para o desenvolvimento de um órgão, como o coração, pâncreas ou olho. Em seguida, introduziram células-tronco de ratos nos embriões para ver se elas iriam preencher o nicho aberto.

Deu certo. À medida que o organismo amadurecia, as células formavam tecidos funcionais. Os pesquisadores conseguiram até fazer com que as células dos ratos crescessem uma vesícula biliar em camundongos, embora os ratos tenham deixado de desenvolver este órgão há 18 milhões de anos, quando as espécies se separaram evolutivamente.

Isso sugere que a razão de um rato não gerar uma vesícula biliar não é porque não pode, mas sim porque o potencial para tanto ficou escondido por um programa de desenvolvimento específico que evoluiu ao longo do tempo para definir o animal.

Meio humano, meio porco

O próximo passo da equipe foi introduzir células humanas em um organismo. Eles decidiram usar embriões de vaca e porco como hospedeiros porque o tamanho dos órgãos desses animais se assemelha mais aos dos seres humanos do que ratos.

As experiências com embriões de vaca eram mais difíceis e caras, de modo que a equipe se concentrou em porcos.

O esforço necessário para completar os estudos com 1.500 embriões suínos envolveu a contribuição de mais de 40 pessoas.

Uma imagem de um blastocisto de porco sendo injetado em células humanas

Sucesso

Não só os porcos e os seres humanos são cerca de cinco vezes mais distantes evolutivamente do que ratos e camundongos, como os suínos também têm um período de gestação que é cerca de um terço o de seres humanos.

Logo, os pesquisadores precisavam introduzir células humanas em sincronia perfeita para coincidir com o desenvolvimento do porco.

Eles injetaram várias formas diferentes de células-tronco humanas em embriões de porcos para ver quais poderiam sobreviver melhor. As células que sobreviveram mais tempo e mostraram maior potencial para continuar a se desenvolver foram células-tronco pluripotentes “intermediárias”. Elas estão no “meio do caminho” entre células anteriores com potencial de desenvolvimento sem restrições e células posteriores “preparadas” que continuam a ser pluripotentes.

As células humanas sobreviveram e formaram embriões quiméricos de humano e porco. Os embriões foram implantados em porcos e se desenvolveram por três a quatro semanas – tempo suficiente para os cientistas tentarem entender como as células humanas e suínas se misturam, sem levantar preocupações éticas.

A pesquisa continua

Mesmo usando células-tronco humanas mais bem-sucedidas, o nível de contribuição humana para o embrião quimérico não foi alto. No total, a equipe criou 186 embriões quiméricos de estágio posterior que sobreviveram. Estima-se que cada um tinha cerca de uma em 100.000 células humanas.

Neste estudo, as células humanas não se tornaram precursoras de células cerebrais – causa da maior preocupação desse campo de pesquisa -, mas sim células musculares e precursores de outros órgãos.

“Nesse ponto, queríamos saber se as células humanas podiam contribuir, para resolver a questão do ‘sim ou não’. Agora que sabemos que a resposta é sim, nosso próximo desafio é melhorar a eficiência e guiar as células humanas para formar um órgão particular em porcos”, disse Izpisua Belmonte.

Para fazer isso, os pesquisadores já estão usando CRISPR para editar o genoma de porcos, como fizeram com camundongos, e abrir lacunas que células humanas podem potencialmente preencher. [ScienceDaily, NatGeo]

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