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Aug 14, 2023

Célula tronco

O avanço é visto como um primeiro passo crítico em direção a novos tratamentos para reparar e regenerar dentes. Leila Gray, 206.475.9809, [email protected] Agora foram criados organoides a partir de células-tronco para secretar

O avanço é visto como um primeiro passo crítico em direção a novos tratamentos para reparar e regenerar dentes.

Leila Gray, 206.475.9809, [email protected]

Os organoides foram agora criados a partir de células-tronco para secretar as proteínas que formam o esmalte dentário, a substância que protege os dentes contra danos e cáries. Uma equipe multidisciplinar de cientistas da Universidade de Washington, em Seattle, liderou esse esforço.

“Este é um primeiro passo crítico para o nosso objetivo de longo prazo de desenvolver tratamentos baseados em células-tronco para reparar dentes danificados e regenerar aqueles que foram perdidos”, disse Hai Zhang, professor de odontologia restauradora na Faculdade de Odontologia da UW e um dos co-autores do artigo que descreve a pesquisa.

As descobertas foram publicadas hoje na revista Developmental Cell. Ammar Alghadeer, estudante de pós-graduação no laboratório de Hannele Ruohola-Baker no Departamento de Bioquímica da Faculdade de Medicina da UW, foi o autor principal do artigo. O laboratório é afiliado ao UW Medicine Institute for Stem Cell and Regenerative Medicine.

Os pesquisadores explicaram que o esmalte dentário protege os dentes das tensões mecânicas sofridas pela mastigação e os ajuda a resistir à cárie. É o tecido mais duro do corpo humano.

O esmalte é produzido durante a formação do dente por células especializadas chamadas amelobásticos. Quando a formação dos dentes está completa, essas células morrem. Conseqüentemente, o corpo não tem como reparar ou regenerar o esmalte danificado e os dentes podem ficar sujeitos a fraturas ou perdas.

Para criar ameloblastos em laboratório, os investigadores tiveram primeiro de compreender o programa genético que leva as células estaminais fetais a desenvolverem-se nestas células produtoras de esmalte altamente especializadas.

Para fazer isso, eles usaram uma técnica chamada sequenciamento de RNA de indexação combinatória unicelular (sci-RNA-seq), que revela quais genes estão ativos em diferentes estágios do desenvolvimento de uma célula.

Isto é possível porque as moléculas de RNA, chamadas RNA mensageiro (mRNA), transportam as instruções das proteínas codificadas no DNA dos genes ativados para as máquinas moleculares que montam as proteínas. É por isso que as mudanças nos níveis de mRNA em diferentes estágios do desenvolvimento de uma célula revelam quais genes estão ativados e desativados em cada estágio.

Ao realizar sci-RNA-seq em células em diferentes estágios do desenvolvimento dentário humano, os pesquisadores conseguiram obter uma série de instantâneos de ativação genética em cada estágio. Eles então usaram um programa de computador sofisticado, chamado Monocle, para construir a trajetória provável das atividades genéticas que ocorrem à medida que células-tronco indiferenciadas se desenvolvem em ameloblastos totalmente diferenciados.

“O programa de computador prevê como chegar daqui até lá, o roteiro, o projeto necessário para construir ameloblastos”, disse Ruohola-Baker, que liderou o projeto. Ela é professora de bioquímica e diretora associada do UW Medicine Institute for Stem Cell and Regenerative Medicine.

Com essa trajetória traçada, os pesquisadores, depois de muitas tentativas e erros, conseguiram transformar células-tronco humanas indiferenciadas em ameloblastos. Eles fizeram isso expondo as células-tronco a sinais químicos que eram conhecidos por ativar diferentes genes em uma sequência que imitava o caminho revelado pelos dados do sci-RNA-seq. Em alguns casos, eles usaram sinais químicos conhecidos. Em outros casos, colaboradores do UW Medicine Institute for Protein Design criaram proteínas projetadas por computador que tiveram efeitos aprimorados.

Durante a condução deste projeto, os cientistas também identificaram pela primeira vez outro tipo de célula, denominado subodontoblasto, que acreditam ser o progenitor dos odontoblastos, um tipo de célula crucial para a formação dos dentes.

Os pesquisadores descobriram que juntos esses tipos de células poderiam ser induzidos a formar pequenos miniórgãos multicelulares tridimensionais, chamados organoides. Estes se organizaram em estruturas semelhantes às observadas nos dentes humanos em desenvolvimento e secretaram três proteínas essenciais do esmalte: amelblastina, amelogenina e esmalte. Essas proteínas formariam então uma matriz. Seguir-se-ia um processo de mineralização essencial para formar o esmalte com a dureza necessária.