Os biólogos do MIT responderam a uma importante questão biológica: por que as células controlam seu tamanho?

As células do mesmo tipo são notavelmente uniformes em tamanho, enquanto o tamanho das células difere entre os diferentes tipos de células. Isso levanta a questão de se o tamanho da célula é importante para a fisiologia celular .

O novo estudo sugere que o aumento celular leva a um declínio na função das células-tronco . Os pesquisadores descobriram que as células-tronco do sangue , que estão entre as menores células do corpo, perdem a capacidade de realizar sua função normal - reabastecer as células do sangue - à medida que crescem. No entanto, quando as células foram restauradas ao seu tamanho normal, elas se comportaram normalmente novamente.

Os pesquisadores também descobriram que as células-tronco do sangue tendem a aumentar à medida que envelhecem. O estudo mostra que esse aumento contribui para o declínio das células-tronco durante o envelhecimento.

"Descobrimos o aumento celular como um novo fator de envelhecimento in vivo, e agora podemos explorar se podemos tratar o aumento celular para retardar o envelhecimento e doenças relacionadas ao envelhecimento", disse Jette Lengefeld, ex-pós-doutoranda do MIT, que agora é a principal investigadora na Universidade de Helsinque.

Lengefeld é o principal autor do estudo, que aparece hoje na Science Advances . A falecida Angelika Amon, professora de biologia do MIT e membro do Instituto Koch para Pesquisa Integrativa do Câncer, é a autora sênior do estudo.

Sabe-se desde 1960 que as células humanas cultivadas em uma placa de laboratório aumentam à medida que se tornam senescentes - um estado celular sem divisão

que está associado ao envelhecimento. Cada vez que uma célula se divide, ela pode encontrar danos no DNA. Quando isso acontece, a divisão é interrompida para reparar o dano. Durante cada um desses atrasos, a célula fica ligeiramente maior. Muitos cientistas acreditavam que esse aumento era simplesmente um efeito colateral do envelhecimento, mas o laboratório de Amon começou a investigar a possibilidade de que células grandes causem perdas de função relacionadas ao envelhecimento.

Lengefeld estudou os efeitos do tamanho nas células-tronco - especificamente, células-tronco do sangue, que dão origem às células do nosso corpo ao longo da vida. Para estudar como o tamanho afeta essas células-tronco, os pesquisadores danificaram seu DNA, levando a um aumento em seu tamanho. Eles então compararam essas células aumentadas com outras células que também sofreram danos ao DNA, mas foram impedidas de aumentar de tamanho com uma droga chamada rapamicina.

Após o tratamento, os pesquisadores mediram a funcionalidade desses dois grupos de células-tronco injetando-as em camundongos que tiveram suas próprias células-tronco do sangue eliminadas. Isso permitiu aos pesquisadores determinar se as células-tronco transplantadas eram capazes de repovoar as células sanguíneas do camundongo.

Eles descobriram que as células-tronco danificadas e aumentadas de DNA eram incapazes de produzir novas células sanguíneas. No entanto, as células-tronco danificadas pelo DNA, que eram mantidas pequenas, ainda eram capazes de produzir novas células sanguíneas.

Em outro experimento, os pesquisadores usaram uma mutação genética para reduzir o tamanho de grandes células-tronco de ocorrência natural que encontraram em ratos mais velhos. Eles mostraram que, se induzissem as grandes células-tronco a se tornarem pequenas novamente, as células recuperariam seu potencial regenerativo e se comportariam como células-tronco mais jovens.

"Esta é uma evidência impressionante que apoia o modelo de que o tamanho é importante para a funcionalidade das células-tronco", disse Lengefeld. "Quando danificamos o DNA das células-tronco, mas as mantemos pequenas durante o dano, elas retêm sua funcionalidade. E se reduzirmos o tamanho das células-tronco grandes, podemos restaurar sua função."

Quando os pesquisadores trataram ratos com rapamicina, começando em uma idade jovem, eles foram capazes de impedir que as células-tronco do sangue aumentassem à medida que os ratos envelheciam. As células-tronco do sangue desses ratos permaneceram pequenas e foram capazes de construir células sanguíneas como células-tronco jovens, mesmo em ratos de 3 anos de idade - uma idade avançada para um rato.

A rapamicina, uma droga que pode inibir o crescimento celular, agora é usada para tratar alguns tipos de câncer e prevenir a rejeição de transplantes de órgãos, e despertou interesse por sua capacidade de estender a vida útil em camundongos e outros organismos. Pode ser útil para retardar o aumento das células-tronco e, portanto, pode ter efeitos benéficos em humanos, diz Lengefeld.

"Se encontrarmos drogas que são específicas para tornar as células-tronco grandes do sangue menores novamente, podemos testar se isso melhora a saúde das pessoas que sofrem de problemas no sistema sanguíneo, como anemia e sistema imunológico reduzido, ou talvez até mesmo ajudar as pessoas com leucemia ", diz ela.

Os pesquisadores também demonstraram a importância do tamanho em outro tipo de células-tronco - células-tronco intestinais. Eles descobriram que células-tronco maiores eram menos capazes de gerar organóides intestinais, que imitam a estrutura do revestimento intestinal.

"Isso sugere que essa relação entre o tamanho e a função das células é conservada nas células- tronco , e que o tamanho celular é um marcador da função das células-tronco", diz Lengefeld.