Do sangue de 15 voluntários, uma equipa de Bona e Aachen obtém jovens células estaminais. Surpreende como as células se rejuvenescem tão devagar e de forma tão persistente.
Alguns mililitros de sangue, sete semanas na incubadora, e das células de uma pessoa muito idosa nasce algo que, ao nível molecular, quase já não mostra sinais de idade.
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Uma equipa de investigadores de Bona e Aachen conseguiu assim um avanço fascinante. No laboratório, a partir de simples amostras de sangue, incluindo de pessoas com mais de 100 anos, cultivaram células nervosas estaminais jovens. Com a ajuda de dois interruptores genéticos, as células debilitadas pela idade foram praticamente reprogramadas em poucas semanas e agora mostram, a nível molecular, quase nenhum vestígio de envelhecimento.
É o que descreve uma equipa liderada pela neurocientista Lea Jessica Berg e pelo investigador em células estaminais Oliver Brüstle, do Instituto de Neurobiologia Reconstrutiva da Universidade de Bona, na revista científica Aging Cell. Participou também o grupo do especialista em envelhecimento Wolfgang Wagner, da Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH Aachen).
Para o estudo, 15 pessoas doaram sangue, desde um recém-nascido até alguém com 101 anos. Os investigadores isolaram precursores de glóbulos vermelhos e, com a ajuda de um vírus inofensivo, introduziram dois chamados genes reguladores: SOX2 e cMYC. Estes genes contêm o plano de construção de proteínas que ligam ou desligam de forma específica outros genes e, assim, determinam qual a identidade e a função de uma célula.
Com apenas dois interruptores, os cientistas conseguiram transformar diretamente células sanguíneas em chamadas células estaminais neurais induzidas. São células a partir das quais podem desenvolver-se diferentes tipos de neurónios. Não foi necessário qualquer passo intermédio através de células semelhantes a embrionárias, que normalmente conseguem dar origem a muitos tipos distintos de células.
Ao fim de cerca de doze dias, as células transformadas já exibiam características típicas de células estaminais neurais. Depois puderam continuar a desenvolver-se no laboratório. Deste processo resultaram não só neurónios, mas também dois tipos importantes de células de suporte no cérebro. Estas células de suporte ajudam os neurónios e contribuem para que o cérebro funcione corretamente.
Idade diminui lenta mas de forma constante
A idade biológica das células foi determinada com a ajuda de um chamado relógio epigenético, que analisa determinadas marcas químicas no material genético. Estas marcas mudam ao longo da vida e podem, por isso, dar pistas sobre quão velha é biologicamente uma célula.
Nas células sanguíneas originais, a idade biológica medida correspondia bem à idade real das pessoas de onde provinham. Depois da transformação em células estaminais neurais, o quadro mudou: em média, as novas células estaminais apresentavam apenas cerca de 13 por cento da idade dos respetivos doadores. Quando as células eram depois cultivadas durante mais tempo no laboratório, este valor baixava mesmo para menos de cinco por cento.
Isto significa que, através da transformação, as células pareciam biologicamente muito mais jovens. No caso de uma pessoa com 101 anos, isso corresponderia, em termos de cálculo, a uma idade celular mais próxima da de uma criança. Importa sublinhar: as células não se tornam realmente células de criança. As medições sugerem antes que certos sinais biológicos de envelhecimento foram redefinidos durante o processo de transformação.
Na reprogramação clássica para as chamadas células "todo-poderosas", o relógio biológico é totalmente reiniciado em cerca de três semanas. Com o método agora estudado, foram necessários cerca de 50 dias até desaparecerem a maioria dos vestígios de envelhecimento biológico. Para a investigação, isso é uma vantagem: como o processo demora mais tempo, os cientistas conseguem observar com maior precisão cada etapa e estudar como se pode influenciar de forma específica a idade biológica.
No entanto, um relógio epigenético indica apenas de forma aproximada quão velha é biologicamente uma célula. Por isso, a equipa analisou também outros sinais típicos de envelhecimento. Entre eles estavam alterações na membrana nuclear, que envolve a informação genética no núcleo, bem como o funcionamento do sistema celular de remoção de resíduos.
Este sistema assegura que componentes danificados ou já desnecessários são degradados. Também as mitocôndrias, que fornecem energia à célula, eventuais danos no ADN e os chamados marcadores de senescência foram avaliados. Estes últimos são características de células que já não se dividem, mas podem continuar ativas.
O resultado: nas células estaminais transformadas de doadores com 87 e 101 anos, os investigadores não encontraram sinais evidentes de que as células continuassem envelhecidas. Também na atividade dos genes, as células aproximaram-se umas das outras. Antes da transformação, jovens e velhas células sanguíneas diferenciavam-se na atividade de quase 1.900 genes. Depois da transformação, restavam diferenças em cerca de doze genes.
Isto indica que, com a transformação, as células não se rejuvenescem apenas na idade biológica medida, mas também em muitos outros parâmetros ligados ao envelhecimento.
Sem fonte da juventude mas com nova ferramenta
Inicialmente, os investigadores presumiram que o rejuvenescimento das células se devia sobretudo ao facto de estas se dividirem e multiplicarem constantemente. Para testar esta hipótese, abrandaram a divisão celular com substâncias ativas. Numa outra experiência, induziram um desenvolvimento precoce das células em neurónios. Estes neurónios maduros normalmente já não se dividem.
O resultado foi surpreendente: mesmo quando as células já não se dividiam ou quase não se dividiam, a sua idade biológica continuava a tornar-se claramente mais jovem. O relógio epigenético recuou quase tanto como em células que continuaram a multiplicar-se. A rejuvenescimento parece, portanto, não depender da divisão celular. Qual o processo que é responsável por isso, ainda precisa de ser esclarecido. Os cientistas consideram o SOX2 um possível elemento-chave.
Um tratamento anti-envelhecimento para pessoas está, no entanto, ainda longe de ser realidade. O rejuvenescimento ocorreu até agora apenas no laboratório, num ambiente artificial fora do corpo. Além disso, a equipa de investigação aponta várias limitações do estudo: o relógio epigenético não consegue captar todas as alterações que surgem com o envelhecimento. Não existem tampouco células estaminais nervosas autenticamente envelhecidas adequadas para permitir uma comparação direta dos resultados. Diferentes condições de oxigénio durante o cultivo em laboratório também podem ter influenciado as medições.
Por isso, os investigadores veem a maior utilidade destes resultados na investigação fundamental. O novo procedimento pode tornar-se uma alternativa aos modelos existentes de rejuvenescimento celular. Com ele, será possível estudar com mais detalhe quais os processos biológicos que fazem com que as células se mantenham jovens ou voltem a ficar mais jovens.
Isto é particularmente relevante para a investigação do cérebro. A idade é um dos principais fatores de risco para doenças cerebrais, incluindo Alzheimer e Parkinson. Uma melhor compreensão do envelhecimento celular poderá, a longo prazo, ajudar a compreender melhor estas doenças e, possivelmente, a desenvolver novas abordagens terapêuticas.