Destaque

Cientistas conseguem avanço significativo na compreensão do desenvolvimento da cabeça de vertebrados

Fonte

USC | Universidade do Sul da Califórnia

Data

terça-feira. 11 janeiro 2022 14:50

As células das cristas neurais cranianas (CNCCs) contribuem para muito mais partes do corpo do que seu nome sugere. Essas células-tronco importantes ​​não apenas formam a maior parte do crânio e do esqueleto facial em todos os vertebrados, desde peixes a humanos, mas também podem gerar tudo, desde brânquias até a córnea. Para entender essa versatilidade, os cientistas do laboratório do Dr. Gage Crump, professor da Universidade do Sul da Califórnia (USC), nos Estados Unidos, criaram uma série de atlas ao longo do tempo para compreender as decisões moleculares pelas quais as CNCCs se comprometem a formar tecidos específicos no desenvolvimento do peixe-zebra. Suas descobertas, publicadas na revista científica Nature Communications, podem fornecer novos conhecimentos sobre o desenvolvimento normal da cabeça, bem como sobre defeitos congênitos craniofaciais.

“As CNCCs há muito fascinam os biólogos pela incrível diversidade de tipos de células que podem gerar. Ao estudar esse processo no peixe-zebra geneticamente tratável, identificamos muitos dos potenciais interruptores que permitem que as CNCCs formem esses tipos de células muito diferentes”, disse o Dr. Gage Crump, professor de Biologia de Células-tronco e Medicina Regenerativa da Escola de Medicina da USC.

Liderada pelo Dr. Peter Fabian e pelos doutorandos Kuo-Chang Tseng, Mathi Thiruppathy e Claire Arata, a equipe de cientistas rotulou permanentemente CNCCs com uma proteína fluorescente vermelha para acompanhar quais tipos de células vieram de CNCCs ao longo da vida do peixe-zebra. Eles então usaram um tipo poderoso de abordagem, conhecido como “genômica de célula única”, para identificar o conjunto completo de genes ativos e a organização do DNA em centenas de milhares de CNCCs individuais. A enorme quantidade de dados gerados exigiu que os cientistas desenvolvessem uma nova ferramenta computacional para compreenderem o que estava acontecendo.

“Criamos um tipo de análise computacional que chamamos de ‘Constellations’, porque o resultado visual final da técnica lembra constelações de estrelas no céu. Em contraste com a astrologia, nosso algoritmo ‘Constellations’ realmente pode prever o futuro das células e revelar os principais genes que provavelmente controlam seu desenvolvimento”, disse o Dr. Peter Fabian.

Por meio dessa nova abordagem de bioinformática, a equipe descobriu que as CNCCs não começam com todas as informações necessárias para fazer a enorme diversidade de tipos de células. Em vez disso, somente depois de se dispersarem pelo embrião, as CNCCs começam a reorganizar seu material genético em preparação para se tornarem tecidos específicos. O algoritmo identificou com precisão os sinais genéticos que apontam para esses destinos específicos das CNCCs. Experimentos reais confirmaram que o a análise computacional identificou corretamente o papel de uma família de genes ‘FOX’ na formação da cartilagem facial e uma função anteriormente não conhecida para os genes ‘GATA’ na formação de tipos de células respiratórias branquiais que permitem que os peixes respirem.

“Ao realizar um dos estudos unicelulares mais abrangentes de uma população de células de vertebrados até hoje, não apenas obtivemos insights significativos sobre o desenvolvimento da cabeça de vertebrados, mas também criamos uma ferramenta computacional amplamente útil para estudar o desenvolvimento e regeneração de órgãos”, concluiu o Dr. Gage Crump.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Escola de Medicina da Universidade do Sul da Califórnia (em inglês).

Fonte: Cristy Lytal, Universidade do Sul da Califórnia.

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