'Coaxing' células-tronco para formar novo tecido ósseo
Uma nova pesquisa identificou uma maneira possível de manipular certas células-tronco para gerar novo tecido ósseo. Os resultados desta investigação podem melhorar muito o desfecho para pessoas com lesões esqueléticas ou doenças como a osteoporose.
As células-tronco são células indiferenciadas que têm o potencial de se especializar e realizar qualquer função.
Muitas pesquisas recentes têm se concentrado na melhor forma de usar as células-tronco para fins terapêuticos. Os pesquisadores estão particularmente interessados em como manipulá-los para criar um novo tecido que possa substituir com sucesso conjuntos de células danificadas ou que não são mais funcionais.
Em um novo estudo da Escola de Medicina da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, MD, o Dr. Aaron James e sua equipe examinaram os mecanismos que permitem que certos tipos de células-tronco, conhecidas como "células-tronco perivasculares", formem novos tecido ósseo.
Essas células-tronco tendem a se transformar em tecido adiposo ou tecido ósseo. Até o momento, não está claro o que, exatamente, determina seu destino.
“Nossos ossos têm um pool limitado de células-tronco das quais extrair para criar um novo osso. Se pudéssemos induzir essas células a um destino de células ósseas e longe da gordura, seria um grande avanço em nossa capacidade de promover a saúde e a cura dos ossos ”.
Dr. Aaron James
Os pesquisadores conduziram suas pesquisas em um modelo de rato, bem como em culturas de células humanas, e relataram suas descobertas no jornal Relatórios Científicos.
A proteína que impulsiona o destino da célula
Estudos anteriores conduzidos pelo Dr. James sugeriram que uma proteína sinalizadora específica chamada WISP-1 provavelmente dirige o destino das células-tronco perivasculares, "dizendo-lhes" se devem formar tecido adiposo ou ósseo.
No estudo atual, os pesquisadores procuraram provar o papel do WISP-1 na determinação do destino das células-tronco, modificando geneticamente um conjunto de células-tronco humanas para impedi-las de produzir esta proteína.
Quando eles compararam a atividade do gene nas células-tronco modificadas com a atividade do gene nas células que ainda produziam WISP-1, os pesquisadores confirmaram que a proteína desempenhou um papel importante. Nas células sem WISP-1, quatro dos genes responsáveis pela formação de gordura tinham um nível de atividade 50–200 por cento maior do que nas células que continuavam a produzir WISP-1.
Isso também indicou que a dosagem correta dessa proteína sinalizadora poderia levar as células-tronco a formarem tecido ósseo em vez de tecido adiposo.
Como esperado, quando os pesquisadores modificaram as células-tronco para aumentar a produção de WISP-1, eles notaram que três dos genes que estimulam o crescimento do tecido ósseo tornaram-se duas vezes mais ativos em comparação com aqueles em células-tronco com níveis normais da proteína sinalizadora.
Ao mesmo tempo, a atividade dos genes que estimularam o crescimento do tecido adiposo - como o receptor gama ativado por proliferador de peroxissoma (PPARG) - foi 42 por cento menor nas células-tronco com um reforço de WISP-1, e essa diminuição ocorreu a favor de genes que determinam o crescimento do tecido ósseo.
A intervenção com células-tronco mostra-se promissora
No próximo estágio do estudo, os cientistas usaram um modelo de rato para determinar se o WISP-1 poderia impulsionar a cura óssea na fusão espinhal, um tipo de intervenção médica que requer a união de duas ou mais vértebras (ossos da coluna) para formar um único osso.
O uso terapêutico da fusão espinhal é para melhorar a dor nas costas ou a estabilidade da coluna no contexto de várias condições que afetam a coluna, como a escoliose.
Normalmente, “esse procedimento requer uma grande quantidade de novas células ósseas”, explica o Dr. James. “Se pudéssemos direcionar a criação de células ósseas no local da fusão, poderíamos ajudar os pacientes a se recuperarem mais rapidamente e reduzir o risco de complicações”, observa ele.
No estudo atual, os pesquisadores injetaram células-tronco humanas com WISP-1 ativo em ratos. Eles fizeram isso entre as vértebras que deveriam se unir como parte do procedimento de fusão.
Após 4 semanas, o Dr. James e sua equipe descobriram que os animais ainda exibiam altos níveis de WISP-1 em seu tecido espinhal. Além disso, novo tecido ósseo já estava se formando nos lugares certos, permitindo que as vértebras fossem "soldadas".
Por outro lado, os ratos que receberam a mesma intervenção cirúrgica, mas sem o reforço de WISP-1, não apresentaram qualquer fusão vertebral durante o mesmo período.
“Esperamos que nossas descobertas avancem no desenvolvimento de terapias celulares para promover a formação óssea após cirurgias como esta e para outras lesões e doenças esqueléticas, como ossos quebrados e osteoporose”, declara o Dr. James.
No futuro, a equipe de pesquisa também pretende descobrir se a redução dos níveis de WISP-1 nas células-tronco pode levá-las a formar tecido adiposo, o que pode ajudar a promover uma cicatrização mais rápida de feridas.
