Nanoflores potencializam células
Pesquisadores biomédicos da Universidade Texas A&M relatam que podem ter descoberto uma forma de interromper ou até reverter a perda de energia celular que acompanha danos e envelhecimento. Se estudos futuros confirmarem os resultados, essa descoberta pode levar a grandes mudanças na forma como diversas doenças são tratadas na medicina.
O Dr. Akhilesh K. Gaharwar e o estudante de doutorado John Soukar, junto com colegas do Departamento de Engenharia Biomédica, desenvolveram uma técnica que fornece novas mitocôndrias para células lesionadas. Ao reabastecer esses pequenos produtores de energia, o método pode restaurar a produção de energia aos níveis anteriores e melhorar consideravelmente a saúde geral das células.
A diminuição das mitocôndrias está associada ao envelhecimento, doenças cardíacas e várias condições neurodegenerativas. Uma estratégia que fortalece a capacidade natural do corpo de substituir mitocôndrias desgastadas poderia, em princípio, ajudar a tratar todos esses problemas ao mesmo tempo.
À medida que as células humanas envelhecem ou são danificadas por distúrbios degenerativos, como a doença de Alzheimer, ou por exposição a agentes prejudiciais, como medicamentos quimioterápicos, sua capacidade de gerar energia diminui gradativamente. Uma das principais razões é a diminuição do número de mitocôndrias, que são as pequenas estruturas similares a órgãos dentro das células que fornecem a maior parte da energia que uma célula utiliza. Seja no tecido cerebral, no músculo cardíaco ou em outros órgãos, a redução das mitocôndrias resulta em células mais fracas e menos saudáveis que, eventualmente, não conseguem mais desempenhar suas funções essenciais.
Nanoflórulas Transformam Células-Tronco em Doadores de Mitocôndrias
A pesquisa, publicada na Proceedings of the National Academy of Sciences, combinou partículas microscópicas em forma de flor, chamadas nanoflórulas, com células-tronco. Quando as células-tronco foram expostas a essas nanoflórulas, começaram a produzir cerca de duas vezes mais mitocôndrias do que o normal. Quando as células-tronco fortalecidas foram colocadas ao lado de células danificadas ou envelhecidas, elas transferiram suas mitocôndrias extras para essas células vizinhas lesionadas.
Uma vez supridas com novas mitocôndrias, as células danificadas conseguiram restabelecer sua produção de energia e atividade normal. Essas células revividas não apenas mostraram níveis de energia melhorados, mas também se tornaram mais resistentes à morte celular, mesmo quando expostas posteriormente a tratamentos prejudiciais, como a quimioterapia.
“Treinamos células saudáveis para compartilhar suas baterias extras com aquelas mais fracas,” disse Gaharwar, professor de engenharia biomédica. “Ao aumentar o número de mitocôndrias dentro das células doadoras, podemos ajudar células envelhecidas ou danificadas a recuperar sua vitalidade — sem qualquer modificação genética ou medicamentos.”
Embora as células sejam naturalmente capazes de trocar pequenas quantidades de mitocôndrias, as células-tronco tratadas com nanoflórulas, que a equipe descreve como biofábricas mitocondriais, transferiram de duas a quatro vezes mais mitocôndrias do que as células-tronco não tratadas.
“O aumento várias vezes na eficiência foi mais do que poderíamos ter esperado,” disse Soukar, autor principal do artigo. “É como dar a um eletrônico antigo um novo pacote de baterias. Em vez de descartá-los, estamos conectando baterias completamente carregadas de células saudáveis às células doentes.”
Fazendo as Terapias com Mitocôndrias Durarem Mais
Pesquisadores já tentaram outras maneiras de aumentar o número de mitocôndrias dentro das células, mas essas abordagens frequentemente apresentam desvantagens. Métodos baseados em medicamentos dependem de pequenas moléculas que saem das células relativamente rápido, fazendo com que os pacientes precisem de tratamentos frequentes e repetidos para manter o efeito. Em contraste, as nanopartículas maiores (com cerca de 100 nanômetros de diâmetro) permanecem dentro da célula e continuam a estimular a produção de mitocôndrias de forma mais eficaz. Como resultado, terapias baseadas nessa tecnologia de nanoflórula podem precisar ser administradas apenas uma vez por mês.
“Este é um passo inicial, mas empolgante, rumo a recarregar tecidos envelhecidos utilizando sua própria maquinaria biológica,” disse Gaharwar. “Se conseguimos aumentar com segurança esse sistema natural de compartilhamento de energia, isso poderia, um dia, ajudar a retardar ou até reverter alguns efeitos do envelhecimento celular.”
Nanopartículas de Disulfeto de Molibdênio em Uso Biomédico
As nanoflórulas são feitas de disulfeto de molibdênio, um composto inorgânico que pode formar muitas formas bidimensionais diferentes em escalas muito pequenas. O laboratório de Gaharwar está entre um pequeno número de grupos de pesquisa que investigam como o disulfeto de molibdênio pode ser usado para fins biomédicos.
Células-tronco já desempenham um papel central em trabalhos de ponta sobre reparo e regeneração de tecidos. Usar nanoflórulas para aumentar o desempenho das células-tronco pode marcar um passo importante para tornar essas células ainda mais eficazes em terapias futuras.
abordagens Versáteis para Vários Tecidos
Um dos aspectos mais promissores da técnica é sua flexibilidade. Embora o método ainda esteja em estágios iniciais e exija muito mais testes, ele poderia teoricamente ser usado para tratar a perda de função em muitos tecidos diferentes do corpo.
“Você poderia colocar as células em qualquer lugar do paciente,” disse Soukar. “Então, para miocardiopatia, você pode tratar as células cardíacas diretamente — colocando as células-tronco diretamente no coração ou perto dele. Se você tem distrofia muscular, pode injetá-las diretamente no músculo. É bastante promissor em termos de poder ser usado para uma ampla variedade de casos, e isso é apenas o começo. Poderíamos trabalhar nisso para sempre e encontrar novas coisas e novos tratamentos para doenças todos os dias.”
O projeto recebeu apoio financeiro dos Institutos Nacionais de Saúde, da Welch Foundation, do Departamento de Defesa e do Instituto de Prevenção e Pesquisa do Câncer do Texas. Apoio adicional veio do Fundos de Excelência do Presidente da Universidade Texas A&M e da Bolsa Seedling do Centro de Ciências da Saúde da Texas A&M. Colaboradores-chave incluíram os pesquisadores da Texas A&M, Dr. Irtisha Singh, Dr. Vishal Gohil e Dr. Feng Zhao.
