Cientistas que estudam axolotes, peixes zarbo e camundongos descobriram um conjunto comum de genes que, no futuro, pode ajudar pesquisadores a desenvolver terapias para o crescimento de membros humanos. As descobertas, publicadas na Proceedings of the National Academy of Sciences, indicam uma possível nova direção para a medicina regenerativa e a terapia genética.
“Esta pesquisa significativa reuniu três laboratórios, trabalhando com três organismos para comparar a regeneração”, disse o Professor Assistente de Biologia da Wake Forest, Josh Currie, cujo laboratório estuda o axolote mexicano. “Isso nos mostrou que existem programas genéticos universais e unificadores que estão impulsionando a regeneração em tipos muito diferentes de organismos, como salamandras, peixes zarbo e camundongos.”
O projeto também contou com a participação do cirurgião plástico da Duke University, David A. Brown, que investiga a regeneração dos dígitos em camundongos, e Kenneth D. Poss da Universidade de Wisconsin-Madison, cuja pesquisa se concentra na regeneração das nadadeiras em peixes zarbo.
Genes de Regeneração Compartilhados Entre Espécies
Anualmente, mais de 1 milhão de amputações acontecem em todo o mundo devido a doenças vasculares relacionadas ao diabetes, lesões traumáticas, infecções e câncer, de acordo com as estatísticas do Global Burden of Disease. Os pesquisadores esperam que esse número aumente à medida que as populações envelhecem e a diabetes se torna mais comum.
Durante anos, os cientistas têm buscado maneiras de avançar além das próteses e encontrar tratamentos que possam restaurar o movimento, a sensação e a função naturais. Este novo estudo sugere que um grupo de genes conhecido como genes SP pode desempenhar um papel central nesse esforço.
Os pesquisadores escolheram axolotes, peixes zarbo e camundongos porque cada espécie proporciona insights únicos sobre a regeneração.
Os axolotes são famosos por sua extraordinária capacidade de regenerar membros inteiros, além de caudas, tecido da medula espinhal e partes de órgãos, incluindo coração, cérebro, pulmões, fígado e mandíbula.
Os peixes zarbo são outro modelo de regeneração poderoso, pois podem regenerar repetidamente nadadeiras danificadas. Eles também conseguem reparar o coração, cérebro, medula espinhal, rins, retinas e pâncreas.
Os camundongos foram incluídos porque, assim como os humanos, são mamíferos. Os camundongos podem regenerar as pontas dos dígitos, e os humanos às vezes podem recuperar as pontas dos dedos se a leito ungueal permanecer intacta após uma lesão, permitindo que pele, carne e osso se regenerem.
Currie explicou que a equipe descobriu que o epitélio regenerativo, ou tecido da pele, nas três espécies ativou dois genes chamados SP6 e SP8. Os pesquisadores então começaram a investigar como esses genes contribuem para a regeneração.
O estudante de doutorado em Biologia, Tim Curtis Jr., participou do trabalho no laboratório de Currie, juntamente com a graduação Elena Singer-Freeman, uma Bolsa Goldwater e graduanda de biologia molecular e bioquímica da Wake Forest em 2025.
Experimentos com CRISPR Revelam Papel Crucial na Regeneração de Membros
Os pesquisadores descobriram que o SP8 é especialmente importante para a regeneração de membros em salamandras. Usando a tecnologia de edição genética CRISPR, a equipe de Currie removeu o SP8 do genoma do axolote.
Sem esse gene, os axolotes não conseguiram regenerar os ossos dos membros adequadamente. Cientistas observaram problemas semelhantes em camundongos quando os genes SP6 e SP8 estavam ausentes nas regenerações dos dígitos.
Com base nessas descobertas, o laboratório de Brown projetou uma terapia gênica viral com base em um potenciador de regeneração de tecido previamente identificado em peixes zarbo.
A terapia entregou uma molécula sinalizadora chamada FGF8, que normalmente é ativada pelo SP8. Em camundongos, o tratamento estimulou o crescimento ósseo em dígitos danificados e restaurou parcialmente algumas habilidades regenerativas perdidas quando os genes SP estavam ausentes.
Membros humanos não podem se regenerar naturalmente da mesma forma que os membros de salamandras, mas os pesquisadores acreditam que futuras terapias podem potencialmente imitar alguns dos mecanismos biológicos controlados pelos genes SP.
“Podemos usar isso como uma espécie de prova de princípio de que poderíamos ser capazes de oferecer terapias para substituir este estilo regenerativo de epiderme na regeneração de tecido em humanos,” explicou Currie.
Construindo um Futuro para a Regeneração de Membros Humanos
Os pesquisadores alertam que o trabalho ainda está em uma fase inicial, e muitos mais estudos serão necessários antes que as descobertas em camundongos possam se traduzir em terapias para humanos. Mesmo assim, Currie descreveu a pesquisa como uma importante base para futuros tratamentos regenerativos.
“Cientistas estão buscando muitas soluções para substituir membros, incluindo estruturas bioengenheiradas e terapias com células-tronco,” explicou Currie. “A abordagem de terapia gênica neste estudo é uma nova avenida que pode complementar e potencialmente aumentar o que certamente será uma solução multidisciplinar para um dia regenerar membros humanos.”
Currie também enfatizou a importância da colaboração entre cientistas que trabalham com animais e sistemas biológicos muito diferentes.
“Muitas vezes, os cientistas trabalham em seus próprios silos: estamos apenas trabalhando com axolotes, ou apenas com camundongos, ou apenas com peixes,” disse Currie. “Um recurso realmente notável dessa pesquisa é que trabalhamos com todos esses diferentes organismos. Isso é realmente poderoso, e é algo que espero que vejamos mais no campo.”
