Notícia com publicação científica
Pesquisadores rastrearam genes que ajudam peixe-zebra a regenerar músculo cardíaco lesionado
Técnica de edição genética poderia reativar circuito genético em humanos com doenças cardíacas para regeneração do coração

Luke Lyons, Universidade da Califórnia em Berkeley

Embrião de peixe-zebra com marcadores fluorescentes para indicar genes-chave expressos na crista neural, especificamente os genes sox10 (em verde) e ets1 (em magenta).

12 de julho de 2025, 13:35

Fonte

Robert Sanders, Universidade da Califórnia em Berkeley

Publicação Original

Universidade da Califórnia em Berkeley

Áreas

Bioinformática, Biologia, Cardiologia, Engenharia Biológica, Genética, Genômica, Medicina, Medicina Regenerativa

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Resumo

Cientistas têm estudado o processo de regeneração cardíaca em peixes-zebra após lesões e, recentemente, descobriram um circuito genético envolvido nesse processo que normalmente opera apenas durante o desenvolvimento embrionário.

Descobrindo os genes responsáveis pela reativação desse circuito genético, poderiam ser desenvolvidas novas terapias para reativar genes semelhantes em humanos e acelerar o reparo do coração e talvez de outros tecidos após uma lesão.

Foco do Estudo

Estudar a atuação genética sobre a regeneração cardíaca em peixes-zebra e tentar desenvolver técnicas que permitam reproduzir essa ação em seres humanos.

Por que é importante?

O coração é composto por diversos tipos de células, incluindo músculos, nervos e vasos sanguíneos. Uma parcela dessas células cardíacas — no peixe-zebra, cerca de 12 a 15% — origina-se de uma população específica de células-tronco, chamadas células da crista neural.

Os humanos possuem células análogas da crista neural, que dão origem a diversos tipos de células em quase todos os órgãos do corpo, desde o esqueleto facial até o sistema nervoso. A ruptura das células da crista neural durante o desenvolvimento leva a defeitos cardíacos semelhantes aos encontrados em cardiopatias congênitas comuns.

Por alguma razão, o peixe-zebra e alguns outros animais mantêm a capacidade, na idade adulta, de reconstruir tecidos derivados da crista neural — a mandíbula, o crânio e o coração, por exemplo — enquanto os humanos perderam essa capacidade.

No entanto, nesses animais não acontece apenas a reparação de tecidos danificados: as células ao redor de uma lesão revertem a um estado indiferenciado e, em seguida, passam por um novo desenvolvimento para formar novo músculo cardíaco, ou cardiomiócitos.

A pergunta que os cientistas fazem é: seria possível acionar esses mecanismos de regeneração tecidual em seres humanos?

Estudo

Humanos não conseguem regenerar o músculo cardíaco danificado por doenças, mas cientistas sabem há muito tempo que alguns animais, como o peixe-zebra, conseguem.

Recentemente, pesquisadores identificaram um conjunto de genes no peixe-zebra que ficam reativados após danos ao coração e regeneram o músculo, apontando o caminho para terapias que poderiam reativar genes semelhantes em humanos e acelerar o reparo do coração e talvez de outros tecidos após uma lesão.

Os cientistas da Universidade da Califórnia em Berkeley, e do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), nos EUA,  ainda estão trabalhando para descobrir qual gene ou genes desencadeiam a reativação desse circuito genético, que normalmente opera apenas durante o desenvolvimento do embrião.

Se isso acontecer, poderá ser possível usar ferramentas CRISPR para reativar genes semelhantes em humanos após danos cardíacos, já que, em humanos, o mesmo conjunto de genes do peixe-zebra é usado para formar o coração durante o desenvolvimento embrionário.

A Dra. Megan Martik, professora de Biologia Molecular e Celular da Universidade da Califórnia em Berkeley, e a Dra. Marianne Bronner, professora de Biologia do Caltech, são as autoras seniores da publicação na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). A pesquisa foi liderada por Rekha Dhillon-Richardson e Alexandra Haugan, doutorandas em Berkeley e coautoras do artigo.

“Tanto em humanos quanto em peixes-zebra, sabemos que as células da crista neural contribuem para o coração e se desenvolvem de forma muito semelhante. Mas há algo inerentemente diferente nelas no nível da rede de regulação genética, porque os cardiomiócitos derivados da crista neural no peixe-zebra podem responder a lesões regenerando-se, enquanto as mesmas células em humanos não conseguem”, explicou a professora Megan Martik.

O peixe-zebra e os humanos são comparáveis em seus tipos celulares e na forma como esses tipos celulares se formam durante o desenvolvimento, mas uma grande diferença na evolução é que o peixe-zebra adulto consegue regenerar muitas estruturas diferentes, incluindo o coração, após uma lesão substancial, enquanto os humanos não conseguem. Como podemos aproveitar o que a natureza já descobriu como fazer no peixe-zebra e aplicar em um contexto humano?

Dra. Megan Martik, professora de Biologia Molecular e Celular da Universidade da Califórnia em Berkeley

Resultados

Na pesquisa, os cientistas utilizaram a genômica de células únicas para criar o perfil de todos os genes expressos pelas células da crista neural em desenvolvimento no peixe-zebra, que se diferenciarão em células do músculo cardíaco.

Eles então juntaram os genes expressos após a remoção de cerca de 20% do ventrículo cardíaco do peixe. Esse procedimento pareceu não afetar os peixes e, após cerca de 30 dias, seus corações estavam completos novamente.

Ao desativar genes específicos com CRISPR, eles identificaram alguns genes essenciais para a reativação após lesão, todos utilizados durante o desenvolvimento embrionário para a construção do coração. Um gene em particular, chamado egr1, parece ativar o circuito primeiro e talvez desencadear os outros, sugerindo que esse gene tem um papel potencial na regeneração.

Os pesquisadores também identificaram os intensificadores que ativam esses genes. Os intensificadores são alvos promissores para terapias baseadas em CRISPR, uma vez que podem ser manipulados para aumentar ou diminuir a expressão do gene.

A professora Megan Martik continua a explorar o circuito gênico envolvido na regeneração em peixes-zebra e também desenvolveu técnicas de CRISPR para direcionar intensificadores gênicos em organoides semelhantes a corações, derivados de células cardíacas humanas. Os minúsculos organoides, chamados cardioides, são cultivados em laboratório e desenvolvem cicatrizes semelhantes às do músculo cardíaco normal, permitindo que sua equipe manipule os genes envolvidos no reparo.

Tipos de células diferenciadas retornam a um perfil de expressão gênica mais embrionário e, em seguida, passam pelo desenvolvimento novamente. O que mostramos neste artigo é que, ao fazer isso, ativam esse conjunto de genes que sabemos ser realmente importante para o desenvolvimento dessa população de cardiomiócitos

Dra. Megan Martik, professora de Biologia Molecular e Celular da Universidade da Califórnia em Berkeley

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Autores/Pesquisadores Citados

Dra. Megan Martik

Professora de Biologia Molecular e Celular da Universidade da Califórnia em Berkeley

Dra. Marianne Bronner

Professora de Biologia do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech)

Rekha Dhillon-Richardson

Doutoranda no Laboratório da Dra. Megan Martik

Alexandra Haugan

Doutoranda no Laboratório da Dra. Megan Martik

Luke Lyons

Pesquisador no Laboratório da Dra. Megan Martik

Publicação

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página da Universidade da Califórnia em Berkeley (em inglês).

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