Cientistas japoneses descobriram que a água-viva Cladonema regenera tentáculos usando células proliferativas semelhantes a tronco, oferecendo novos insights sobre o processo de formação do blastema e seus paralelos evolutivos em outras espécies. espécies como salamandras.
Mais ou menos do tamanho de uma unha do dedo mindinho, as espécies de água-viva Cladonema pode regenerar um tentáculo amputado em dois ou três dias – mas como? A regeneração de tecidos funcionais entre espécies, incluindo salamandras e insectos, depende da capacidade de formar um blastema, um aglomerado de células indiferenciadas que podem reparar danos e crescer até ao apêndice em falta. As medusas, juntamente com outros cnidários, como os corais e as anémonas do mar, exibem elevadas capacidades de regeneração, mas a forma como formam o blastema crítico permaneceu um mistério até agora.
Uma equipa de investigação baseada no Japão revelou que células proliferativas semelhantes a estaminais – que estão a crescer e a dividir-se ativamente, mas ainda não se diferenciam em tipos de células específicos – aparecem no local da lesão e ajudam a formar o blastema.
As descobertas foram publicadas em 21 de dezembro na revista científica Biologia PLOS.
“É importante ressaltar que essas células proliferativas semelhantes a tronco no blastema são diferentes das células-tronco residentes localizadas no tentáculo”, disse o autor correspondente Yuichiro Nakajima, professor da Escola de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas da Universidade de Tóquio. “As células proliferativas específicas para reparo contribuem principalmente para o epitélio – a fina camada externa – do tentáculo recém-formado.”
As células-tronco residentes que existem dentro e perto do tentáculo são responsáveis por gerar todas as linhagens celulares durante a homeostase e regeneração, o que significa que mantêm e reparam todas as células necessárias durante a vida da água-viva, de acordo com Nakajima. As células proliferativas específicas para reparo só aparecem no momento da lesão.
“Juntas, as células estaminais residentes e as células proliferativas específicas de reparação permitem a rápida regeneração do tentáculo funcional em poucos dias”, disse Nakajima, observando que as águas-vivas usam os seus tentáculos para caçar e alimentar-se.
Esta descoberta informa como os pesquisadores entendem como a formação do blastema difere entre os diferentes grupos de animais, de acordo com o primeiro autor Sosuke Fujita, pesquisador de pós-doutorado no mesmo laboratório de Nakajima na Escola de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas.
“Neste estudo, nosso objetivo foi abordar o mecanismo de formação do blastema, utilizando o tentáculo da água-viva cnidária Cladonema como um modelo regenerativo em animais não bilaterais, ou animais que não se formam bilateralmente – ou esquerda-direita – durante o desenvolvimento embrionário”, disse Fujita, explicando que o trabalho pode fornecer informações de uma perspectiva evolutiva.
As salamandras, por exemplo, são animais bilaterais capazes de regenerar membros. Seus membros contêm células-tronco restritas a necessidades específicas de tipos celulares, um processo que parece operar de forma semelhante às células proliferativas específicas de reparo observadas nas águas-vivas.
“Dado que as células proliferativas específicas para reparo são análogas às células-tronco restritas nos membros da salamandra bilateriana, podemos supor que a formação de blastema por células proliferativas específicas para reparo é uma característica comum adquirida independentemente para a regeneração de órgãos complexos e apêndices durante a evolução animal”, disse Fujita. disse.
As origens celulares das células proliferativas específicas de reparo observadas no blastema permanecem obscuras, e os pesquisadores dizem que as ferramentas atualmente disponíveis para investigar as origens são muito limitadas para elucidar a origem dessas células ou para identificar outras células semelhantes a tronco. células.
“Seria essencial introduzir ferramentas genéticas que permitissem o rastreamento de linhagens celulares específicas e a manipulação em Cladonema”, disse Nakajima. “Em última análise, compreender os mecanismos de formação do blastema em animais regenerativos, incluindo águas-vivas, pode ajudar-nos a identificar componentes celulares e moleculares que melhoram as nossas próprias capacidades regenerativas.”
Referência: “Distintas populações de células semelhantes a tronco facilitam a regeneração funcional do tentáculo Cladonema medusa” por Sosuke Fujita, Mako Takahashi, Gaku Kumano, Erina Kuranaga, Masayuki Miura e Yu-ichiro Nakajima, 21 de dezembro de 2023, Biologia PLOS.
DOI: 10.1371/journal.pbio.3002435
A pesquisa é apoiada por doações da Sociedade Japonesa para a Promoção da Ciência KAKENHI, da Agência Japonesa de Ciência e Tecnologia, da Agência Japonesa de Pesquisa e Desenvolvimento Médico e do programa de pesquisa colaborativa do Instituto Nacional de Biologia Básica do Japão.