Um estudo publicado na revista Cell Research avança uma ideia central na biologia das células-tronco ao identificar um ponto de controle que regula a identidade de muitos tipos diferentes de células-tronco ao longo dos estágios de desenvolvimento. Por quase duas décadas, os cientistas entenderam que a autorrenovação das células-tronco depende do bloqueio dos sinais de diferenciação — um conceito descrito em trabalhos anteriores, incluindo o artigo de Qi-Long Ying e Austin Smith publicado na revista Nature em 2008 , intitulado "O estado fundamental da autorrenovação de células-tronco embrionárias".

Agora, pesquisadores dos laboratórios de Ying na USC e de Guang Hu no Instituto Nacional de Ciências da Saúde Ambiental (NIEHS), um dos Institutos Nacionais de Saúde (NIH), identificaram a proteína GSK3 como um "ponto de verificação da pluripotência" que impulsiona a diferenciação e que pode ser inibida para manter a identidade das células-tronco.

Essa descoberta introduz uma nova estrutura conceitual: em vez de considerar a manutenção das células-tronco como resultado de muitas condições de sinalização não relacionadas, diferentes tipos de células-tronco compartilham pontos de controle comuns.

"Já sabíamos que bloquear a diferenciação é essencial para a manutenção das células-tronco", disse a coautora correspondente Ying, professora de biologia de células-tronco e medicina regenerativa na Escola de Medicina Keck da USC. "O que este estudo mostra é que existem pontos de controle específicos que regulam esse processo e que esses pontos de controle são comuns a diferentes estados das células-tronco."

Essa estrutura pode orientar o desenvolvimento de melhores condições para a manutenção de células-tronco em laboratório, o que é crucial para fornecer fontes renováveis de células para o estudo do desenvolvimento, modelagem de doenças, teste de medicamentos, desenvolvimento de terapias celulares e regeneração de tecidos.

Na maioria dos experimentos, os primeiros autores Duo Wang, da USC, e Xiukun Wang, do NIEHS, e seus colegas estudaram células-tronco de camundongos derivadas em dois estágios de desenvolvimento distintos: células-tronco embrionárias (mESCs) e células-tronco do epiblasto (mEpiSCs). Esses tipos celulares normalmente requerem condições de laboratório muito diferentes para manter suas identidades.

Apesar dessas diferenças, ambos os tipos de células responderam ao GSK3 como um ponto de controle comum. Ao inibir o GSK3, a equipe demonstrou que as mESCs e as mEpiSCs se multiplicaram para manter a autorrenovação estável e preservaram suas identidades, mesmo quando cultivadas juntas na mesma placa por mais de um mês.

Os pesquisadores estenderam essas descobertas a outros tipos de células-tronco, incluindo células-tronco neurais e "células-tronco formativas", que representam um estado intermediário entre mESCs e mEpiSCs, demonstrando que esse mecanismo de ponto de verificação opera amplamente em todos os estados das células-tronco.

É importante destacar que estudos complementares demonstraram que a GSK3 funciona como um ponto de controle da pluripotência em diversas espécies, incluindo ratos, coelhos, vacas e humanos, ressaltando seu papel biológico fundamental.

Além de ajudar os cientistas a desenvolver melhores condições para manter e expandir as células-tronco em laboratório, as descobertas também podem ter implicações para o envelhecimento.

"Este estudo sugere que o envelhecimento das células-tronco pode, em parte, refletir a ativação progressiva dos pontos de controle da diferenciação", disse Ying. "Controlar esses pontos de controle pode fornecer uma nova estratégia para manter a saúde dos tecidos ao longo do tempo."

O coautor correspondente Hu acrescentou: "De forma mais ampla, o trabalho estabelece uma nova estrutura para a compreensão da regulação das células-tronco ao longo do desenvolvimento e das doenças, com aplicações potenciais em medicina regenerativa, modelagem de doenças e pesquisa do câncer."