Células de pele reprogramadas pode ser a chave para ajudar pessoas com queimaduras graves, escaras ou doenças crônicas, como diabetes. Elas correm o risco de desenvolver feridas conhecidas como úlceras cutâneas, que podem se estender por múltiplas camadas da pele.
Além de ser extremamente dolorosa, essas feridas podem levar a infecções ou amputações graves, às vezes mortais. Normalmente, essas úlceras são tratadas cirurgicamente transplantando a pele existente para cobrir a ferida. No entanto, quando a úlcera é especialmente grande, pode ser difícil enxertar pele suficiente. Nesses casos, os pesquisadores podem isolar as células-tronco da pele de um paciente, cultivá-las em laboratório e transplantá-las de volta para o paciente. Mas o procedimento é demorado, arriscado para o paciente e não necessariamente efetivo.
O aumento dramático das taxas de diabetes, por si só, reforça a necessidade urgente de desenvolver métodos novos e eficazes para o tratamento de úlceras cutâneas. Meu laboratório no Instituto Salk foca no desenvolvimento de abordagens baseadas em células-tronco para “reprogramar” células de um tipo para outro para o propósito da medicina regenerativa.
A molécula que pode ser a chave para regeneração de tecido humano
Em um artigo publicado na revista Nature, descrevemos uma nova técnica para converter diretamente as células naturalmente presentes em uma ferida aberta em novas células da pele, reprogramando as células feridas para um estado semelhante a células-tronco, no qual as células retornam para uma anterior, estado mais flexível a partir do qual eles podem se desenvolver em diferentes tipos de células.
Um pesquisador de pós-doutorado associado em meu laboratório, Masakazu Kurita, que tem experiência em cirurgia plástica, sabia que um passo crítico na cicatrização de feridas era a migração de células semelhantes a células-tronco chamadas queratinócitos basais, de pele intacta e não danificada, para feridas.
Os queratinócitos basais são precursores de muitos tipos diferentes de células da pele. Mas feridas grandes e graves, como as úlceras cutâneas, não têm mais queratinócitos basais. Além disso, à medida que essas feridas cicatrizam, as células que se multiplicam na área, conhecidas como células mesenquimais, estão envolvidas principalmente no fechamento da ferida e da inflamação, mas não podem reconstruir a pele saudável.
Queríamos converter essas células mesenquimais em queratinócitos basais, sem nunca retirá-las do corpo.
Para fazer isso, comparamos os níveis de diferentes proteínas dentro dos dois tipos de células para descobrir o que os distinguia e descobrir o que precisaríamos mudar para reprogramar um tipo de célula no outro.
Nós identificamos 55 proteínas, que chamamos de “fatores de reprogramação”, que estão potencialmente envolvidos na determinação e manutenção da identidade celular dos queratinócitos basais. Conduzimos mais experimentos em cada potencial fator de reprogramação e reduzimos a lista a quatro fatores que transformariam células mesenquimais em ceratinócitos basais in vitro em placas de petri. Esses queratinócitos, então, formaram todas as células presentes na nova pele saudável.
Em seguida, testamos o poder desses quatro fatores para tratar úlceras cutâneas em camundongos. Apenas 18 dias depois de aplicarmos uma solução tópica contendo esses quatro fatores diretamente nas úlceras, vimos a cura acontecer.
Esses quatro fatores reprogramaram as células mesenquimais da ferida em queratinócitos, que depois cresceram em muitos tipos de células que compõem a pele saudável, fechando e curando a ferida. Essas células continuaram a crescer e se unir à pele ao redor, mesmo em úlceras grandes. Quando examinamos os ratos três meses e seis meses depois, vimos que as células recém-geradas funcionavam como uma pele saudável.
A pele de roedores cicatriza de maneira diferente da pele humana, portanto não havia tecido cicatricial visível, embora devesse estar lá. É necessário mais trabalho para garantir a segurança dessa abordagem, especialmente em um prazo muito mais longo, mas como um teste inicial do conceito, os resultados são muito promissores.
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Estamos otimistas de que nossa abordagem represente uma prova inicial de princípio para a regeneração in vivo de todo um tecido tridimensional, como a pele, e não apenas tipos de células individuais. Além da cicatrização de feridas, nossa abordagem pode ser útil para reparar danos à pele, combatendo os efeitos do envelhecimento e nos ajudando a entender melhor o câncer de pele.
Juan Carlos Izpisua Belmonte, Professor, Laboratório de Expressão Gênica, Instituto Salk de Estudos Biológicos e Professor Adjunto de Biologia Celular e do Desenvolvimento, Universidade da Califórnia, San Diego.
Este artigo foi republicado do The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
Fonte: Singularity Hub
Crédito das Imagens Kateryna Kon / Shutterstock.com
