O fenômeno da regeneração foi descoberto há mais de 200 anos no pólipo de água doce Hydra. Até agora, no entanto, não estava claro como a regeneração ordenada de tecidos ou órgãos perdidos é ativada após uma lesão. Em suas investigações da Hydra, uma equipe de pesquisa interdisciplinar da Universidade de Heidelberg conseguiu mostrar como os sinais de cicatrização de feridas liberados após a lesão são convertidos em sinais específicos de formação de padrões e diferenciação celular. Os componentes essenciais são as proteínas quinases ativadas por mitógenos (MAPK) e a via de sinalização Wnt – mecanismos moleculares que permaneceram relativamente inalterados ao longo da evolução.
A capacidade de regeneração varia amplamente nos animais. A maioria dos mamíferos e vertebrados tem apenas capacidade de regeneração limitada, enquanto animais basais e simples que surgiram no início da evolução, como cnidários e planárias, podem regenerar todo o seu corpo. Em todos os casos, o processo de regeneração começa com a cicatrização da ferida. As células no local da lesão proliferam e formam uma massa indiferenciada – um blastema – a partir da qual as estruturas ausentes são re-padronizadas. Isso ativa processos genéticos que também controlam o desenvolvimento embrionário. Para determinar os mecanismos moleculares envolvidos, a equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Dr. Thomas W. Holstein estudou o pólipo de água doce Hydra para entender as características básicas dessa ativação da regeneração.

O cerne de suas investigações é a tese de doutorado de Anja Tursch. Ela repetiu o experimento chave do naturalista de Genebra Abraham Trembley (1710 a 1784) que o levou a descobrir o fenômeno da regeneração. O pólipo Hydra é dividido ao meio, levando a metade superior a regenerar uma nova "cabeça" e a metade inferior um novo "pé" - portanto, partes do corpo totalmente diferentes podem crescer a partir do mesmo tecido na superfície de corte no meio. Com base em seu trabalho anterior sobre a regeneração da Hydra, os pesquisadores do Centro de Estudos Organismais (COS) da Universidade de Heidelberg mostraram agora como isso é possível.

Independentemente de onde ocorra, qualquer dano desencadeia sinais inespecíficos para uma resposta à lesão, ou seja, cicatrização de feridas, via íons de cálcio e produção de espécies reativas de oxigênio. Os sinais são transmitidos intracelularmente por três proteínas quinases ativadas por mitógenos – p38, JNKs e ERK. A ativação dessas três moléculas é necessária para a regeneração da cabeça e do pé. As vias de sinalização Wnt são então ativadas que são importantes durante o desenvolvimento embrionário para a formação de órgãos rudimentares e do eixo do corpo. Os sinais genéricos de cicatrização de feridas são assim transferidos para sinais específicos de posição de padronização e diferenciação celular para regeneração.

"Nossos experimentos mostram que a via de sinalização Wnt é um componente principal da resposta inicialmente geral à lesão e, dependendo da intensidade do sinal, direciona o tecido para o desenvolvimento da cabeça ou do pé", explica o Prof. Holstein. É por isso que, no caso da inibição de MAPK, a regeneração de outra forma ausente pode ser induzida por proteínas Wnt recombinantes geradas artificialmente. "Também foi surpreendente que nas partes do meio do corpo que tiveram a cabeça e o pé removidos, as cabeças podem ser induzidas em ambas as extremidades dessa maneira", acrescenta o Dr. Suat Özbek, membro do grupo de pesquisa "Molecular Evolution and Genomics" do Prof. Holstein. no COS.

Wnt/β-catenina, uma parte da via de sinalização Wnt, já era conhecido por codificar informações posicionais para a formação de novas estruturas de cabeça. Em colaboração com matemáticos liderados pelo Prof. Dr. Anna Marciniak-Czochra, a equipe de pesquisa do Prof. Holstein e Dr. Özbek desenvolveu um modelo que mostra como a informação posicional basal no tecido transforma a resposta à lesão inicialmente indiferenciada em um processo de padronização diferencial via a via de sinalização Wnt. “Como MAPKs e Wnts são altamente conservados evolutivamente, esse mecanismo provavelmente está profundamente embutido em nosso genoma, o que também é importante para processos regenerativos em vertebrados e mamíferos”, diz Thomas Holstein.

A pesquisa foi publicada em Proceedings of the National Academy of Sciences . + Explorar mais

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