As aves são uma parte essencial do ecossistema global; elas possibilitam a produção de alimentos por meio do consumo de pragas agrícolas, como pulgões e roedores, e controlam a propagação de doenças ao se alimentarem de insetos como mosquitos e carrapatos. No entanto, cerca de 15% de todas as espécies de aves correm risco de extinção — só no Havaí, 33 das 45 espécies nativas do estado estão criticamente ameaçadas.

Pesquisadores do Caltech desenvolveram tecnologia para congelar e preservar células-tronco de aves, que podem então ser reconstituídas para ajudar a propagar populações.

O trabalho foi conduzido pelo bolsista de pós-doutorado do Caltech, Xi Chen, como uma colaboração entre o laboratório da USC de Qi-Long Ying e o laboratório do Caltech de Carlos Lois , professor pesquisador de biologia. O estudo foi descrito em um artigo publicado na revista Nature Biotechnology em 30 de setembro.

"A preservação de espécies animais não é apenas uma busca hippie — ela tem consequências econômicas e de saúde pública reais", diz Lois. "A perda de espécies é um efeito dominó. Por exemplo, pássaros comem insetos como mosquitos, então menos pássaros significam mais mosquitos, o que pode significar a disseminação de mais doenças como o vírus do Nilo Ocidental e a malária. O papel de cada animal na natureza tem repercussões de longo alcance, que frequentemente afetam a saúde humana e o funcionamento geral da nossa sociedade."

Embora a tecnologia para sequenciar o genoma completo de uma ave esteja prontamente disponível, simplesmente ter uma sequência genética não significa que você pode produzir um animal a partir dela — você precisa de células. Como analogia, pode-se imaginar ter todas as instruções sobre como construir um carro, mas não ter uma fábrica com o maquinário ou os materiais necessários para isso.

Em mamíferos, os embriões se desenvolvem por alguns dias como um conjunto de células que podem ser cultivadas fora da fêmea (in vitro), antes de serem finalmente implantados no útero, onde se desenvolvem. A tecnologia para congelar, reanimar e cultivar mamíferos a partir de embriões cultivados in vitro existe para muitas espécies há mais de 30 anos. Mas a preservação de embriões de aves não é possível atualmente porque eles crescem dentro de óvulos, e não é possível congelar óvulos inteiros e depois reanima-los.

Para resolver esse gargalo, a nova técnica permite que os cientistas cultivem células-tronco (células com a capacidade de se desenvolver em tipos especializados) em cultura de diferentes espécies de aves. As células-tronco são retiradas de um embrião em desenvolvimento, propagadas in vitro em laboratório por até vários meses e, em seguida, congeladas. Elas podem então ser descongeladas e cultivadas novamente posteriormente, sendo inseridas em um óvulo, que é então incubado para o desenvolvimento do animal.

Como trabalhar com animais ameaçados de extinção é de alto risco, a equipe demonstrou provas de conceito em espécies comuns de aves, como codorna, faisão, peru, ganso, galinha, pavão, pato e avestruz. O laboratório Lois está atualmente colaborando com o Zoológico de San Diego para aplicar técnicas semelhantes para preservar células-tronco de espécies de aves selvagens, incluindo algumas criticamente ameaçadas de extinção.

O artigo intitula-se "Derivação de células-tronco embrionárias em espécies aviárias". Além de Chen e Lois, os coautores do Caltech são o estudante de pós-graduação Martin Tran e a pesquisadora visitante Carol Readhead. Os coautores adicionais são Zheng Guo, Xinyi Tong, Xizi Wang, Xugeng Liu, Ping Wu, Christina Wu, Lin Cao, Yixin Huang, Han Zeng, Nima Adhami, Sirjan Mor, Cheng-Ming Choung e Qi-Long Ying, da USC; Rusty Lansford, do Hospital Infantil de Los Angeles; e Hiroki Nagai e Guojun Sheng, da Universidade Kumamoto, no Japão. O financiamento foi fornecido pelos Institutos Nacionais de Saúde. Carlos Lois é membro do corpo docente afiliado ao Instituto Tianqiao e Chrissy Chen de Neurociência do Caltech .