Imagine que você está tentando fazer um trabalho e todas as informações necessárias para isso estão em alguns livros da biblioteca. Exceto que esses livros são organizados aleatoriamente junto com todos os outros livros nas prateleiras de todo o prédio. Sem essa informação vital dos livros que você estava procurando, você não faria seu trabalho muito bem.
Esta é a situação que pesquisadores da Escola de Medicina Perelman da Universidade da Pensilvânia encontraram quando estudaram o núcleo de células dentro dos tecidos conjuntivos que se deterioravam como resultado da tendinose. Interrupções relacionadas a doenças nos ambientes em que as células existem causaram a reorganização do genoma – que é a soma das sequências de DNA de um organismo – dentro do núcleo da célula, alterando a maneira como as células funcionam e tornando-as incapazes de reordenar suas informações de DNA em o caminho certo novamente. Essas descobertas, publicadas hoje na Nature Biomedical Engineering , apontam para a possibilidade de novos tratamentos – como terapias com pequenas moléculas – para trazer uma espécie de bibliotecário que poderia restaurar a ordem nas células afetadas.

"Isso é realmente importante porque a pesquisa nos diz, pela primeira vez, que células de tecido conjuntivo doentes mudam a estrutura física de seus genomas e param de responder a sinais físicos normais de seu ambiente", disse o principal autor do estudo, Su Chin Heo, Ph.D., professor assistente de cirurgia ortopédica. "Se pudermos descobrir exatamente por que isso acontece, poderemos 'desbloquear' o estado doente dessas células e trazê-las de volta a um estado saudável".

Mudanças em microescala nos ambientes em que as células existem têm efeitos em nível macro devido à maneira como mudam os comportamentos das células e como o corpo funciona. Mas essa dinâmica não é bem compreendida. Então, Heo e seus colegas começaram a examinar como as células em degeneração do tecido conjuntivo respondem às mudanças em seu ambiente físico e, particularmente, como a organização espacial da cromatina – o material do qual o DNA é feito, que mostrou diferir com base na célula tipo—podem ser afetados por mudanças provocadas por doenças.

Para fazer isso, a equipe usou as mais recentes técnicas de imagem de super-resolução para observar modelos de células humanas, especificamente tenócitos (células de tendão envolvidas na manutenção da estrutura do tecido) e células estromais mesenquimais (semelhantes às células-tronco, elas podem se tornar uma variedade de células necessárias para construir ou manter o tecido).

Nesses modelos, os pesquisadores observaram que mudanças químicas e mecânicas dentro de ambientes que imitam tendões degenerados resultaram em tenócitos reordenando indevidamente sua cromatina. E mesmo quando os pesquisadores apresentaram a essas células o ambiente mecânico adequado, eles viram que as células haviam perdido a capacidade de reorganizar adequadamente seu genoma de volta ao estado normal – as células não podiam mais responder corretamente. As células saudáveis ​​responderam bem aos mesmos comandos químicos e mecânicos, então parece que as células doentes esqueceram o que estavam fazendo ou não conseguiram acessar as informações corretas em sua resposta à crise.

“Embora tenhamos descoberto que células em microambientes doentes perdem sua memória epigenética, esses resultados também sugerem que tratamentos epigenéticos – como medicamentos de moléculas pequenas – podem restaurar a organização do genoma saudável e podem ser tratamentos eficazes em condições que afetam tecidos densos”, disse o autor sênior do estudo, Melike Lakadamyali, Ph.D., professor associado de fisiologia. "Isso é algo que planejamos acompanhar e testar."

Os pesquisadores já garantiram subsídios para estudar se as células da cartilagem e as células do menisco são afetadas de maneira semelhante por genomas alterados por doenças. Eles também estão estudando se o processo de envelhecimento tem um efeito semelhante.

“Uma vez que entendemos esses e os processos celulares específicos que os fazem acontecer – o que fecha a porta da biblioteca – podemos usar drogas de moléculas pequenas como chaves do esqueleto para tentar impedir que isso aconteça ou reverter o processo”, disse o co-senhor do estudo. autor Robert Mauck, Ph.D., professor de cirurgia ortopédica e diretor do Laboratório de Pesquisa Ortopédica McKay da Penn. + Explorar mais

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