Uma pequena criatura marinha com um estilo de vida estranho pode fornecer informações valiosas sobre distúrbios neurodegenerativos humanos, como a doença de Alzheimer, de acordo com cientistas da Stanford Medicine.
Botryllus schlosseri, também chamado de tunicado estrela, é o parente evolutivo mais próximo dos humanos entre os invertebrados no mar. Preso a rochas ao longo da costa, aparece como um minúsculo organismo em forma de flor. Os tunicados das estrelas começam a vida como pequenas criaturas parecidas com girinos com dois cérebros, nadando no oceano. Mas, eventualmente, eles descem da superfície, estabelecendo uma vida estacionária em uma rocha, juntando-se a uma colônia de outros tunicados.

À medida que o tunicado, também conhecido como ascídia, se adapta ao seu novo estilo de vida de batata de sofá, ele perde poder cerebral:um dos dois cérebros, seu uso para navegação marítima agora obsoleto, começa a se dissolver. A forma como o cérebro do invertebrado degenera e desaparece tem paralelos importantes com a forma como o cérebro degenera em distúrbios neurais humanos, disse Irving Weissman, MD, diretor do Instituto de Biologia de Células-Tronco e Medicina Regenerativa.

Em um artigo publicado em 11 de julho na revista Proceedings of the National Academy of Sciences , Weissman e seus colegas mostraram que muitos dos genes associados à neurodegeneração em Botryllus têm análogos aos genes associados à neurodegeneração em humanos. Além disso, disseram os pesquisadores, as mudanças genéticas que se acumulam ao longo de décadas nas colônias de Botryllus afetam a neurodegeneração de muitas das mesmas maneiras que as mudanças genéticas relacionadas à idade afetam a neurodegeneração em pessoas mais velhas.

Weissman e outros cientistas pensam que Botryllus é o representante moderno do início do ramo vertebrado da árvore da vida. Todos os animais com espinha dorsal, pensam eles, evoluíram primeiro a partir deste minúsculo tunicado do mar.

"Embora o caminho que levou aos humanos tenha se dividido muito no tempo, o essencial pode permanecer o mesmo", disse Weissman, que é o Virginia and D.K. Ludwig Professor de Investigação Clínica em Pesquisa do Câncer, e é o co-autor sênior do artigo com o cientista Ayelet Voskoboynik, Ph.D., que está conduzindo estudos sobre este organismo marinho na Estação Marinho Hopkins de Stanford em Pacific Grove. A pesquisadora de pós-doutorado Chiara Anselmi, Ph.D., é a primeira autora do artigo.

Desenhando paralelos

O ciclo de vida do Botryllus oferece muitas vantagens como organismo modelo para estudos de neurodegeneração:a cada semana, cada organismo Botryllus em uma colônia se reproduz assexuadamente, produzindo de dois a quatro botões que se tornam novos organismos. Cada botão completa seu desenvolvimento em duas semanas, vive como adulto por uma semana e depois se deteriora e morre no último dia da terceira semana.

Os pesquisadores originalmente pensaram que o número de neurônios de Botryllus permaneceria estável durante a maior parte da última semana de seu estágio adulto, disse Anselmi. Mas não foi isso que eles viram. "Existe um padrão específico de degeneração neural", disse ela. "De cerca de 1.000 genes que estão envolvidos na degeneração neural, descobrimos que 428 são genes compartilhados por humanos e Botryllus".

Além de seu ciclo de vida rápido, o Botryllus oferece outra vantagem como modelo de pesquisa - parece acumular mutações em seus genes de maneira semelhante aos humanos. As colônias de Botryllus neste estudo existem há mais de 20 anos. Como os organismos na colônia se reproduzem assexuadamente por meio de um processo mediado por células-tronco, suas células-tronco são as únicas células nas colônias que são mantidas ao longo dos anos e provavelmente acumulam defeitos ao longo do tempo da mesma forma que os genes humanos.

Células-tronco mais velhas, cérebros menores

As pessoas mais velhas desenvolvem doenças neurodegenerativas com mais frequência do que os jovens, e as células-tronco neurais humanas são menos ativas quando são mais velhas, em comparação com quando jovens. Um padrão semelhante é visto em colônias de Botryllus envelhecidas.

"Algo acontece com as células-tronco na colônia ao longo do caminho e, depois de 20 anos, elas não podem se regenerar como faziam quando eram jovens", disse Voskoboynik. "Há uma redução de neurônios de quase 30% em cérebros individuais na colônia envelhecida e, mesmo no pico do desenvolvimento neural, as colônias mais velhas não conseguem igualar a geração neural das colônias jovens. É incrível que em um invertebrado você pode ver as mesmas mudanças nos genes de jovens para velhos que você vê em humanos envelhecidos."

Além disso, os tunicados nas colônias envelhecidas compartilham uma semelhança molecular com as pessoas que têm a doença de Alzheimer, a doença neurodegenerativa que geralmente ocorre nas últimas décadas de vida, disse Voskoboynik. Uma das características da doença de Alzheimer é um acúmulo de placas amilóides, que são criadas quando as proteínas precursoras de amiloide (APP) se juntam. “Quando os indivíduos nas colônias envelhecidas passam por esse ciclo assexuado, não apenas produzem muito menos neurônios, mas esses neurônios têm muito APP”, disse Weissman.

Como ninguém sabe a causa da doença de Alzheimer ou o significado das placas amilóides nos neurônios, os pesquisadores esperam que o Botryllus possa ser uma plataforma poderosa para estudar a doença.

"Nós podemos facilmente criar 250 descendentes a cada semana e estudar vários aspectos de seu desenvolvimento neural e degeneração. Por exemplo, podemos bloquear vias específicas que podem levar ao acúmulo de amiloide ou outros aspectos da neurodegeneração do Alzheimer", disse Weissman.