Esses resultados diferem significativamente dos observados em outros vermes e oferecem, assim, à comunidade científica novas perspectivas para compreender os mecanismos da regeneração.
Monitoramento em microscopia confocal da regeneração de vermes portadores de linhagens clonais de células transgênicas fluorescentes.
- 1ª linha: fotografia de um verme representando a posição aproximada das amputações realizadas.
- 2ª linha: acompanhamento de quatro etapas da regeneração de um verme cujas células epidérmicas são clonais e fluorescentes; o blastema cresce e começa a tomar forma entre os dias 1 e 4. A partir do dia 5, as células-tronco posteriores regeneradas tornam-se ativas novamente e produzem novos segmentos do verme.
- 3ª linha: partes posteriores de três vermes portadores de clones fluorescentes em três tecidos diferentes, antes da amputação.
- 4ª linha: resultados da regeneração para os mesmos três vermes após três semanas; os tecidos regenerados fluorescentes são exatamente os mesmos de antes da amputação.
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Em muitos animais, a regeneração de um membro ou de uma estrutura danificada baseia-se na formação de um blastema, uma massa de células progenitoras especializadas capazes de reformar diferentes células de tecidos complexos.
Em um estudo publicado na Nature Communications, os cientistas utilizaram um modelo animal, um verme anelídeo marinho, para explorar os mecanismos de regeneração. Eles buscaram entender como essa capacidade de regeneração se organiza no tempo e no espaço em um invertebrado, utilizando uma abordagem tanto genética quanto celular.
A regeneração no verme anelídeo apresenta características similares às de certos vertebrados
Os cientistas combinaram técnicas de análise genética (transcriptômica, ou seja, o inventário dos genes expressos em uma célula específica) e métodos de marcação celular (que permitem acompanhar o percurso de uma célula individual) para identificar as células envolvidas e acompanhar seu desenvolvimento durante a regeneração.
Eles observaram que, nos vermes anelídeos, as células que formam o blastema após a amputação da cauda apresentam características semelhantes às das células estudadas em vertebrados com alta capacidade de regeneração, como os anfíbios. Essas células, tanto no verme anelídeo quanto nas salamandras ou rãs, possuem uma capacidade chamada de "restrita". Diferentemente das células-tronco pluripotentes (aquelas capazes de regenerar qualquer tipo de célula), essas células "de potencial restrito" permanecem especializadas de acordo com sua camada de origem (os três folhetos embrionários: ectoderma, mesoderma e endoderma).
Essa restrição implicaria que a regeneração, nesse verme anelídeo, é baseada em uma "desdiferenciação" de células especializadas próximas à lesão, que retornam a um estado indiferenciado, mas não mudam sua especialização. Assim, elas possuem uma "identidade" fixa que não pode ser alterada durante o processo de regeneração.
Por fim, o crescimento posterior do verme, fora de qualquer regeneração, depende de populações de células-tronco de destino restrito. Essas células-tronco posteriores, perdidas após a amputação, são regeneradas a partir de células diferenciadas de mesma identidade, previamente produzidas no processo de crescimento.
Um novo modelo para explorar os mecanismos da regeneração
O verme anelídeo, portanto, é, sob esse ponto de vista, muito diferente de outro grupo de vermes que foi estudado por suas notáveis capacidades de regeneração: os vermes planos ou planárias. A planária possui células-tronco pluripotentes que são as únicas responsáveis por seu crescimento e regeneração. O estudo comparativo desses modelos animais trará, no futuro, muitos conhecimentos e permitirá compreender melhor os mecanismos envolvidos nos vertebrados.
Os cientistas destacam outro ponto importante: essas células de potencial restrito nos vermes marinhos são ativadas por uma via de sinalização molecular conhecida, chamada de via TOR, que também está envolvida na regeneração de vertebrados, como a salamandra. Ao inibir essa via no verme, a regeneração é bloqueada, comprovando seu papel central na ativação das células-tronco após uma lesão.
Este trabalho contribui para a evolução do conhecimento sobre a biologia da regeneração, oferecendo uma estrutura metodológica que poderá ser aplicada a outras espécies para comparar os mecanismos envolvidos.
Referência:
Molecular profiles, sources and lineage restrictions of stem cells in an annelid regeneration model.
A. Stockinger , L. Adelmann , M. Fahrenberger , C. Ruta , B. Duygu Özpolat , N. Milivojev , G. Balavoine , F. Raible.
Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-024-54041-3