Os pesquisadores da Caltech descobriram certas condições que permitem a diferentes animais de laboratório regenerar apaªndices amputados. Ao consumir uma dieta rica em açúcar e um aminoa¡cido essencial, três espanãcies diferentes - a a¡gua-viva da lua Aurelia coerulea , a mosca da fruta Drosophila melanogaster e ratos de laboratório comuns - todas demonstraram alguma capacidade de regenerar apaªndices após a amputação.

Embora alguns animais sejam conhecidos por regenerar consistentemente partes do corpo amputadas - certos platelmintos atémesmo crescerem novamente suas cabea§as inteiras - nenhuma das espanãcies no estudo havia demonstrado regenerar membros após certos ferimentos. O trabalho sugere que a capacidade de regeneração éde alguma forma inata em várias espanãcies e pode ser acionada nas condições certas.

Um artigo descrevendo a pesquisa, realizada principalmente no laboratório de Lea Goentoro , professora de biologia, foi publicada na revista eLife no dia 7 de dezembro.

Em 2015, durante a realização de outros experimentos com a a¡gua-viva-lua Aurelia coerulea , o ex-aluno Michael Abrams (PhD '18) e o ex-tanãcnico de laboratório Ty Basinger notaram que, em raras ocasiaµes, a a¡gua-viva apresentava pequenos crescimentos onde um de seus braa§os havia sido amputado .

Um estudo posterior indicou que quatro condições ambientais ajudaram a induzir a a¡gua-viva a crescer novamente um apaªndice amputado. Primeiro, os animais precisavam estar nadando; no laboratório, eles se moviam ativamente em um tanque ca´nico borbulhante. Em segundo lugar, eles precisam de um altonívelde nutrientes, fornecidos por meio da alimentação dia¡ria de pla¢ncton. Terceiro, o fornecimento de dois ativadores do sistema de nutrientes, a insulina e o aminoa¡cido essencial leucina, aumentou significativamente a frequência e a extensão da regeneração - assim como o quarto fator, um ambiente com baixo teor de oxigaªnio.

"A insulina e a leucina não são moléculas exa³ticas", diz Abrams, que agora épa³s-doutorando na UC Berkeley. "A maioria dos estudos atuais de regeneração concentra-se em sinais de desenvolvimento específicos. Mas o que descobrimos são fatores nutricionais simples, administrados de maneira simples, que podem promover a regeneração. Ficamos imaginando - isso poderia funcionar em outros animais?"

A equipe então examinou se condições dietanãticas semelhantes poderiam induzir animais de laboratório normalmente não regenerativos a regenerar apaªndices após a lesão. A estudante de graduação Fayth Tan liderou uma equipe que desenvolveu um protocolo para amputações em moscas da fruta Drosophila melanogaster , otimizou as adições de insulina e leucina na comida das moscas e, subsequentemente, observou a primeira evidência de crescimento de membros. Então, uma equipe liderada pelos estudantes de pós-graduação Yutian Li e Anish Sarma configurou imagens de lapso de tempo para medir a extensão do crescimento ao longo de um período de várias semanas.

Embora nunca tenha sido demonstrado que a Drosophila regrediu membros, a equipe descobriu que o aumento de insulina e leucina na comida das moscas levou a algum crescimento em 49 por cento das moscas.

"As drosãofilas são conhecidas por não se regenerarem especificamente - não apenas os membros, mas todas as partes do corpo - por isso ficamos entusiasmados com isso", disse Li. "O crescimento não éapenas um crescimento aleata³rio; éuma reconstrução estruturada da cuta­cula, cerdas sensoriais e articulações."

Finalmente, liderada por Tan e o ex-tanãcnico Martin Heithe, a equipe se voltou para ratos de laboratório para testar se os mesmos fatores induziriam a regeneração nos dedos dos ratos. Os ratos mostraram a capacidade de crescer novamente a ponta dos dedos, mas apenas se a lesão estiver acima da unha. (Criana§as humanas também demonstraram essa habilidade em alguns casos.)

A equipe realizou amputações abaixo da unha, atravanãs da porção distal do osso, e deu aos ratos leucina e açúcar na águade beber. Dez por cento dos ratos foram então capazes de crescer novamente pelo menos parte, e em alguns casos quase todo, o dedo amputado.

Em um trabalho futuro, a equipe pretende compreender o mecanismo subjacente a como essas moléculas comuns e relativamente simples são capazes de induzir o recrescimento de estruturas complexas muito diferentes - que tipos de células estãoenvolvidas e assim por diante. Essas descobertas abrem novas questões e apresentam novos modelos para estudar como induzir a regeneração.

O artigo éintitulado "Uma estratanãgia conservada para induzir a regeneração de apaªndices." Abrams, Tan e Li são os coautores primeiros. Além de Goentoro, coautores adicionais são Basinger, Heithe, Sarma, estudante de graduação Iris T. Lee, estudante de graduação Zevin J. Condiotte, ex-graduando Misha Raffiee (BS '15), Professor Centena¡rio de Aerona¡utica e Engenharia Meca¢nica John O. Dabiri (MS '03, PhD '05) e o ex-bolsista de pa³s-doutorado David A. Gold.

O financiamento foi fornecido pelo National Science Foundation Graduate Student Research Fellowship Program, a James E. e Charlotte Fedde Cordes Postdoctoral Fellowship in Biology, a James S. McDonnell Foundation, e as seguintes organizações e programas Caltech: o Center for Environmental Microbial Interactions, o Center for Evolutionary Sciences, the Summer Undergraduate Research Fellowships, Charles Trimble, e Biology and Biological Chair's Council da Caltech.