Cientistas que estudam axolotes, peixes-zebra e ratos descobriram um conjunto partilhado de genes que poderá um dia ajudar os investigadores a desenvolver tratamentos para regenerar membros humanos. As descobertas foram publicadas em Anais da Academia Nacional de Ciênciasapontando um possível novo rumo para a medicina regenerativa e a terapia genética.
“Este importante estudo reúne três laboratórios para comparar a regeneração em três organismos”, disse Josh Currie, professor assistente de biologia na Universidade Wake Forest, cujo laboratório estuda salamandras mexicanas. “Isso nos mostra que existem programas genéticos gerais e unificadores que estão impulsionando a regeneração em diferentes tipos de organismos, axolotes, peixes-zebra e ratos”.
O projeto também inclui o cirurgião ortopédico da Duke University, David A. Brown, que estuda a regeneração de dedos em ratos, e Kenneth D. Poss, da Universidade de Wisconsin-Madison, cuja pesquisa se concentra na regeneração de barbatanas em peixes-zebra.
Genes de regeneração compartilhados entre espécies
De acordo com as estatísticas da Carga Global de Doenças, mais de 1 milhão de pessoas em todo o mundo sofrem amputações todos os anos devido a doenças vasculares, traumas, infecções e cancro relacionados com a diabetes. Os pesquisadores esperam que esse número aumente à medida que a população envelhece e o diabetes se torna mais comum.
Durante anos, os cientistas têm olhado além das próteses para tratamentos que possam restaurar o movimento, a sensação e a função naturais. O novo estudo sugere que um grupo de genes chamados genes SP pode desempenhar um papel central neste esforço.
Os investigadores escolheram salamandras, peixes-zebra e ratos porque cada espécie oferece uma visão única sobre a regeneração.
As salamandras são conhecidas por sua extraordinária capacidade de regenerar membros inteiros, caudas, tecido da medula espinhal e partes de órgãos como coração, cérebro, pulmões, fígado e mandíbula.
Os peixes-zebra são outro modelo poderoso de regeneração porque podem regenerar repetidamente as barbatanas da cauda danificadas. Eles também são capazes de reparar o coração, o cérebro, a medula espinhal, os rins, a retina e o pâncreas.
Os ratos estão incluídos porque são mamíferos como os humanos. Os ratos podem regenerar as pontas dos dedos, e os humanos às vezes podem regenerar as pontas dos dedos, regenerando a pele, os músculos e os ossos se o leito ungueal permanecer intacto após a lesão.
A equipe descobriu que a regeneração da epiderme, ou tecido da pele, de todas as três espécies ativou dois genes chamados SP6 e SP8, disse Currie. Os pesquisadores começaram então a estudar como esses genes promovem a regeneração.
O estudante de doutorado em biologia Tim Curtis Jr. está envolvido no laboratório de Currie, junto com a estudante de graduação Elena Singer-Freeman, Goldwater Scholar e graduada em 2025 pela Wake Forest em bioquímica e biologia molecular.
Experimento CRISPR revela papel fundamental na regeneração de membros
Os pesquisadores descobriram que o SP8 é particularmente importante para a regeneração dos membros das salamandras. A equipe de Currie usou a tecnologia de edição genética CRISPR para excluir o SP8 do genoma do axolote.
Sem esse gene, os axolotes são incapazes de regenerar os ossos dos membros de maneira adequada. Os cientistas observaram problemas semelhantes em ratos quando o SP6 e o SP8 não tinham regeneração dos dedos.
Usando essas descobertas, o laboratório de Brown projetou uma terapia genética viral baseada em um intensificador de regeneração de tecidos descoberto anteriormente em peixes-zebra.
A terapia fornece uma molécula sinalizadora chamada FGF8, que normalmente é ativada pelo SP8. Em ratos, este tratamento promoveu a regeneração óssea nos dedos danificados e restaurou parcialmente parte da capacidade regenerativa perdida quando o gene SP foi eliminado.
Os membros humanos não podem regenerar-se naturalmente como os membros da salamandra, mas os investigadores acreditam que as futuras terapias poderão imitar alguns dos mecanismos biológicos controlados pelo gene SP.
“Podemos usar isto como uma prova de princípio de que poderemos fornecer terapias para substituir esta forma de regeneração epidérmica no tecido regenerativo humano”, explicou Currie.
Rumo ao futuro da regeneração de membros humanos
Os investigadores alertam que o trabalho ainda está numa fase inicial e que são necessárias mais pesquisas antes que as descobertas em ratos possam ser traduzidas em terapias humanas. Mesmo assim, Currie descreveu a investigação como uma base importante para futuras terapias regenerativas.
“Os cientistas estão buscando muitas soluções para substituir membros, incluindo estruturas de bioengenharia e terapias com células-tronco”, explica Currie. “A abordagem da terapia genética neste estudo é um novo caminho que pode complementar e potencialmente melhorar o que certamente se tornará uma solução multidisciplinar para a regeneração de membros humanos no futuro”.
Currie também enfatizou a importância da colaboração entre cientistas que estudam diferentes animais e sistemas biológicos.
“Muitas vezes, os cientistas trabalham em seus silos: estamos apenas trabalhando com salamandras, ou apenas com ratos, ou apenas com peixes”, disse Currie. “Uma das características realmente marcantes deste estudo é que estamos observando todos esses organismos diferentes. Isso é realmente poderoso e espero que vejamos mais neste campo.”
