Notícias | Como a estrutura celular afeta o desenvolvimento embrionário: o papel das junções estreitas
Durante o desenvolvimento embrionário humano, sinais moleculares orientam as células a se dividirem e diferenciarem, determinando, em última análise, sua posição e identidade no embrião. A gastrulação é uma etapa fundamental na qual uma única camada de células-tronco embrionárias se diferencia em três camadas celulares distintas que formam a base das futuras estruturas do corpo.
Pesquisas recentes sugerem que as junções estreitas entre as células podem desempenhar um papel vital nesse processo. Pesquisadores do Centro de Pesquisa de Células iPS dos Gladstone Institutes descobriram que as junções estreitas são fundamentais durante a gastrulação embrionária humana, trazendo novos conhecimentos para a pesquisa com células-tronco e o desenvolvimento de modelos experimentais relacionados.
Gastrulação e a descoberta da pesquisa
Durante a gastrulação, as células-tronco embrionárias se diferenciam em três camadas de tecido embrionário. O estudo desse processo tornou-se importante na medicina regenerativa. Os cientistas frequentemente o modelam com células-tronco pluripotentes induzidas (células iPS), que são convertidas a partir de células adultas e podem se diferenciar em qualquer tipo de célula somática.
Ao estudar a gastrulação com células iPS, os cientistas descobriram que as células respondiam de maneira diferente, embora todas fossem estimuladas por BMP4, uma molécula de sinalização importante. Permaneceu incerto por que apenas algumas células se diferenciavam em tipos celulares distintos apesar de receberem o mesmo sinal de BMP4.
A principal pesquisadora, Dra. Ivana Vasic, observou que as células iPS se agrupavam em placas de cultura e formavam junções estreitas, barreiras que se acreditava impedirem a passagem de moléculas de sinalização entre as células. Ela também descobriu que essas junções nem sempre se formavam corretamente.
Como as junções estreitas afetam a gastrulação
Experimentos adicionais mostraram que as junções estreitas se formavam normalmente quando as células eram cultivadas em um espaço menos confinado. Depois que BMP4 era adicionado, apenas as células na borda do agrupamento recebiam sinal suficiente para iniciar a diferenciação.
A Dra. Vasic afirmou: "As junções estreitas entre as células parecem impedi-las de responder aos sinais de BMP4, mas as células da borda não formam junções estreitas com outras células, permitindo que recebam o sinal mais forte de BMP4."
Para confirmar a importância das junções estreitas na gastrulação, os pesquisadores usaram edição genética por CRISPR para suprimir a produção de TJP1, uma proteína importante das junções estreitas. Sem TJP1, todas as células responderam ao BMP4, e não apenas as células da borda.
O professor Yamanaka explicou: "Nossos experimentos mostraram que a remoção das junções estreitas permitiu que todas as células respondessem ao BMP4. Isso indica que as junções estreitas bloqueiam os sinais no modelo de gastrulação e que a estrutura celular é crucial para a forma como os sinais de diferenciação são recebidos."
Novos avanços na pesquisa de células germinativas
A equipe também descobriu que a supressão de TJP1 não apenas produziu uma resposta ao BMP4, mas também gerou células semelhantes a células germinativas primordiais. Derivadas de células iPS, elas se assemelham às células precursoras humanas de espermatozoides e óvulos em forma e função.
A Dra. Vasic afirmou: "Suprimir TJP1 nos proporcionou uma nova maneira de produzir com eficiência essas células germinativas únicas, o que pode oferecer novas abordagens para o tratamento da infertilidade feminina."
Aplicações potenciais
A equipe espera que essas descobertas melhorem as técnicas de conversão de células-tronco, especialmente para gerar oócitos humanos. A Dra. Vasic fundou a Vitra Labs para aplicar esse método ao tratamento da infertilidade feminina, particularmente à geração de oócitos para fertilização in vitro.
Ela acrescentou: "Estamos tentando recriar a biologia da formação dos óvulos e esperamos que esse método possa gerar óvulos para uso em fertilização in vitro (IVF)."
Notícias | Como a estrutura celular afeta o desenvolvimento embrionário: o papel das junções estreitas
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Durante o desenvolvimento embrionário humano, sinais moleculares orientam as células a se dividirem e diferenciarem, determinando, em última análise, sua posição e identidade no embrião. A gastrulação é uma etapa fundamental na qual uma única camada de células-tronco embrionárias se diferencia em três camadas celulares distintas que formam a base das futuras estruturas do corpo.
Pesquisas recentes sugerem que as junções estreitas entre as células podem desempenhar um papel vital nesse processo. Pesquisadores do Centro de Pesquisa de Células iPS dos Gladstone Institutes descobriram que as junções estreitas são fundamentais durante a gastrulação embrionária humana, trazendo novos conhecimentos para a pesquisa com células-tronco e o desenvolvimento de modelos experimentais relacionados.
Gastrulação e a descoberta da pesquisa
Durante a gastrulação, as células-tronco embrionárias se diferenciam em três camadas de tecido embrionário. O estudo desse processo tornou-se importante na medicina regenerativa. Os cientistas frequentemente o modelam com células-tronco pluripotentes induzidas (células iPS), que são convertidas a partir de células adultas e podem se diferenciar em qualquer tipo de célula somática.
Ao estudar a gastrulação com células iPS, os cientistas descobriram que as células respondiam de maneira diferente, embora todas fossem estimuladas por BMP4, uma molécula de sinalização importante. Permaneceu incerto por que apenas algumas células se diferenciavam em tipos celulares distintos apesar de receberem o mesmo sinal de BMP4.
A principal pesquisadora, Dra. Ivana Vasic, observou que as células iPS se agrupavam em placas de cultura e formavam junções estreitas, barreiras que se acreditava impedirem a passagem de moléculas de sinalização entre as células. Ela também descobriu que essas junções nem sempre se formavam corretamente.
Como as junções estreitas afetam a gastrulação
Experimentos adicionais mostraram que as junções estreitas se formavam normalmente quando as células eram cultivadas em um espaço menos confinado. Depois que BMP4 era adicionado, apenas as células na borda do agrupamento recebiam sinal suficiente para iniciar a diferenciação.
A Dra. Vasic afirmou: "As junções estreitas entre as células parecem impedi-las de responder aos sinais de BMP4, mas as células da borda não formam junções estreitas com outras células, permitindo que recebam o sinal mais forte de BMP4."
Para confirmar a importância das junções estreitas na gastrulação, os pesquisadores usaram edição genética por CRISPR para suprimir a produção de TJP1, uma proteína importante das junções estreitas. Sem TJP1, todas as células responderam ao BMP4, e não apenas as células da borda.
O professor Yamanaka explicou: "Nossos experimentos mostraram que a remoção das junções estreitas permitiu que todas as células respondessem ao BMP4. Isso indica que as junções estreitas bloqueiam os sinais no modelo de gastrulação e que a estrutura celular é crucial para a forma como os sinais de diferenciação são recebidos."
Novos avanços na pesquisa de células germinativas
A equipe também descobriu que a supressão de TJP1 não apenas produziu uma resposta ao BMP4, mas também gerou células semelhantes a células germinativas primordiais. Derivadas de células iPS, elas se assemelham às células precursoras humanas de espermatozoides e óvulos em forma e função.
A Dra. Vasic afirmou: "Suprimir TJP1 nos proporcionou uma nova maneira de produzir com eficiência essas células germinativas únicas, o que pode oferecer novas abordagens para o tratamento da infertilidade feminina."
Aplicações potenciais
A equipe espera que essas descobertas melhorem as técnicas de conversão de células-tronco, especialmente para gerar oócitos humanos. A Dra. Vasic fundou a Vitra Labs para aplicar esse método ao tratamento da infertilidade feminina, particularmente à geração de oócitos para fertilização in vitro.
Ela acrescentou: "Estamos tentando recriar a biologia da formação dos óvulos e esperamos que esse método possa gerar óvulos para uso em fertilização in vitro (IVF)."
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