Como genealogistas preenchendo lacunas em uma árvore genealógica, Os cientistas do St. Jude Children's Research Hospital determinaram que a produção de sangue ao longo da vida depende de centenas de células "ancestrais" a mais do que o relatado anteriormente. O estudo se concentrou nas origens pré-natais das células-tronco formadoras de sangue e apareceu hoje como uma publicação online avançada na revista. Nature Cell Biology .

As células-tronco hematopoéticas ou formadoras de sangue são responsáveis ​​pela produção de sangue ao longo da vida. As células têm a capacidade de formar qualquer tipo de célula sanguínea no corpo. As células-tronco formadoras de sangue são usadas terapeuticamente para restaurar a produção de sangue e a imunidade em pacientes submetidos a transplante de medula óssea para tratamento de câncer e outras doenças. Compreender como o sistema sanguíneo emerge durante o desenvolvimento pré-natal fornece uma visão sobre as origens da leucemia infantil e outras doenças do sangue que ocorrem no início da vida.

Outros pesquisadores, usando métodos diferentes, ligaram a produção de sangue de mamíferos ao longo da vida a apenas um punhado de células precursoras ou "ancestrais" que surgem durante o desenvolvimento pré-natal. Neste estudo, Os pesquisadores da St. Jude usaram um sistema de marcação de células com código de cores e modelagem matemática para mostrar que, em camundongos, as células-tronco formadoras de sangue surgem de cerca de 500 células precursoras, em vez de menos de 10. Embora o desenvolvimento do sistema sanguíneo seja o mesmo em camundongos e humanos, o número de células precursoras em humanos é provavelmente pelo menos 10 vezes maior.

"Todos os estudos anteriores relataram que muito poucas células precursoras estão envolvidas no estabelecimento do sistema sanguíneo, "disse o autor correspondente Shannon McKinney-Freeman, Ph.D., um membro assistente do Departamento de Hematologia St. Jude. “Mas os dados deste estudo mostram que na verdade centenas de células estão envolvidas e que o sistema sanguíneo em desenvolvimento é mais complexo e pode ser moldado em parte por gargalos regulatórios que ocorrem no final do desenvolvimento e servem para restringir o número de células-tronco formadoras de sangue. "

Os resultados também têm implicações clínicas. "Entender como o sistema sanguíneo emerge, incluindo o número e a complexidade das células progenitoras envolvidas, nos ajudará a desvendar as origens da doença e identificar células que podem ser suscetíveis a mutações causadoras de doenças, " ela disse.

As células-tronco hematopoéticas se formam a partir de células precursoras que emergem durante diferentes estágios do desenvolvimento pré-natal. Conforme o desenvolvimento continua, as células se especializam e se tornam o coração, rins, sangue e outros órgãos.

Pesquisas anteriores rastrearam o sistema sanguíneo emergente de mamíferos de forma isolada, usando células coletadas ou transplantadas de camundongos em desenvolvimento. Os métodos exigiam interromper o desenvolvimento normal do sistema sanguíneo. Os resultados sugeriram que apenas um punhado de células-tronco do sangue emergiu da aorta de mamífero em desenvolvimento, viajou para o fígado fetal e se expandiu dramaticamente antes de migrar para a medula óssea.

Para este estudo, primeiro autor Miguel Ganuza, Ph.D., um pós-doutorado no laboratório de McKinney-Freeman, adaptou um sistema usado para estudar a composição celular de tumores sólidos. O sistema de marcação multicolorido é ativado por genes expressos durante janelas específicas de desenvolvimento.

Ganuza usou o sistema para marcar e rastrear o destino das células precursoras de vários estágios de desenvolvimento em camundongos. "Queríamos entender o que estava acontecendo com diferentes células progenitoras em diferentes estágios de desenvolvimento quando sabíamos que decisões importantes sobre o destino das células ocorriam, "Ganuza disse.

Coautor e estatístico David Finkelstein, Ph.D., do Departamento de Biologia Computacional de St. Jude, em seguida, usou modelagem matemática para trabalhar retroativamente a partir do sangue periférico em camundongos adultos para rastrear a contribuição de células precursoras desde o início, estágios intermediários e tardios do desenvolvimento pré-natal.

Os resultados mostraram que muito mais células precursoras contribuem para a população de células-tronco do sangue em camundongos adultos do que o esperado. As descobertas também levantaram questões sobre o papel do fígado fetal na formação do sistema sanguíneo.

"Durante décadas, pensou-se que o fígado fetal era o local onde o número de células-tronco do sangue se expandia dramaticamente, "McKinney-Freeman disse." Os resultados neste estudo levantam questões sobre esse modelo e até sugerem a presença de gargalos de desenvolvimento no fígado fetal ou em estágios posteriores de desenvolvimento que restringem a população de células-tronco do sangue.

"É quando a ciência é mais interessante, quando você vê coisas que não esperava, " ela disse.

Embora inesperado, o tamanho e a complexidade recém-revelados do sistema sanguíneo emergente fazem sentido em termos de desenvolvimento, McKinney-Freeman disse. "A produção de centenas de células progenitoras durante diferentes estágios de desenvolvimento significa que o organismo tem maior flexibilidade para se adaptar a questões e problemas que podem surgir à medida que o desenvolvimento progride, " ela disse.