O corpo humano � formado por 37,2 trilh�es de c�lulas altamente especializadas — as prote�nas de um neur�nio, por exemplo, s�o diferentes das que comp�em a hemoglobina. Conhecer o funcionamento de cada tipo celular ajudar� cientistas a entender melhor as diferen�as entre uma estrutura saud�vel de uma doente e, assim, avan�ar na compreens�o das muitas enfermidades que afetam o organismo. Um avan�o nesse sentido foi divulgado nesta quarta-feira (19/7), na revista Nature . Equipes de diversas institui��es de pesquisa publicaram tr�s mapas moleculares de tecidos intestinais, placent�rios e renais em um n�vel de detalhamento sem precedentes.
Os mapas, que demonstram tipos, quantidade e outras nuances celulares, s�o os primeiros de uma cole��o que, entre outras coisas, pretende estabelecer uma linha de base comparativa. Entre as respostas que sair�o do projeto est�o onde as c�lulas se re�nem em cada tipo de tecido, como se desenvolvem na gesta��o e de que forma as intera��es entre elas definem e conduzem a biologia humana.
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Os tr�s estudos publicados ontem fazem parte do Programa Atlas Biomolecular Humano (HuBMAP), financiado pelos Institutos Nacionais de Sa�de dos Estados Unidos. Cientistas norte-americanos e europeus integram o projeto. "Na pesquisa, temos o h�bito de estudar coisas que s�o anormais sem realmente entender como � o normal", disse, em uma coletiva de imprensa on-line, Michael Angelo, professor da Universidade de Stanford e copresidente do comit� de dire��o do HuBMAP. "Isso criou uma grande lacuna em nosso conhecimento. O HuBMAP � o �nico esfor�o que se concentra sistematicamente na arquitetura espacial desses tecidos".
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Conex�es
Ao combinar t�cnicas de imagem celular, aprendizado de m�quina e outros m�todos de an�lises moleculares, as equipes est�o criando um recurso abrangente para os pesquisadores entenderem melhor todos os tecidos humanos, explicou Angelo. Os dados coletados durante o projeto estar�o dispon�veis publicamente no site do HuBMAP. O objetivo � permitir que os pesquisadores estudem caracter�sticas espec�ficas do tecido, compreendam os mecanismos das doen�as e desenvolvam ferramentas de anota��o automatizadas que identifiquem e caracterizem as c�lulas.
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Michael Snyder, professor de gen�tica de Stanford e ex-copresidente do HuBMAP, contou que os novos mapas revelaram "conex�es cl�nicas interessantes". A equipe de Snyder se concentrou no intestino para desvendar as principais caracter�sticas desse tecido. "As c�lulas do intestino se re�nem em 'vizinhan�as', compostas por diferentes quantidades de tipos de c�lulas com fun��es espec�ficas", contou o geneticista na coletiva.
Para mapear o intestino, os cientistas examinaram oito regi�es do intestino delgado e grosso de nove doadores j� falecidos. Usando uma tecnologia chamada co-detec��o por indexa��o, ou codex, que consiste na colora��o e lavagem do tecido repetidamente com anticorpos fluorescentes, eles identificaram 20 "bairros" celulares distintos com base na abund�ncia relativa de cada c�lula. A an�lise molecular adicional de RNA e material cromoss�mico de algumas das amostras forneceu um n�vel ainda maior de detalhamento.
O mapeamento at� o n�vel de c�lulas individuais levou os pesquisadores a descobrir, entre outras coisas, que os doadores de tecido com maior �ndice de massa corporal tinham um n�mero muito mais elevado de macr�fagos M1, um tipo de c�lula imune associada � inflama��o. J� os doadores com hist�rico de hipertens�o contavam com menos estruturas imunol�gicas de um tipo diferente, chamadas T CD8, que desempenham um papel na busca e destrui��o de poss�veis c�lulas cancer�genas.
"Nossos mapas pretendem ser uma refer�ncia para um intestino saud�vel, com o qual podemos comparar tudo, desde a doen�a do intestino irrit�vel at� o c�ncer de c�lon em est�gio inicial", disse Snyder. "Isso ser� fundamental para nossa compreens�o de todos os tipos de doen�as digestivas."
Placenta
A equipe de Michael Angelo estudou a placenta e se concentrou no processo de remodela��o do tecido materno-fetal. "No in�cio da gravidez, algo estranho acontece no �tero: c�lulas do lado fetal da placenta em desenvolvimento invadem o endom�trio uterino e trabalham com o sistema imunol�gico da m�e para remodelar as art�rias. Quando li pela primeira vez sobre isso, pensei: 'isso � t�o bizarro'", recordou o patologista.
O sistema imunol�gico dos humanos geralmente ataca c�lulas desconhecidas, o que teoricamente representaria um problema para uma gravidez em desenvolvimento. Mas, na placenta do lado materno, as art�rias incorporam estruturas que combinam geneticamente com o embri�o para formar o �rg�o tempor�rio (a placenta). "N�o h� nada como isso na biologia humana", disse Angelo.
No artigo publicado na Nature , a equipe de Angelo d� a descri��o mais detalhada at� agora de como as c�lulas maternas e fetais geneticamente incompat�veis cooperam para reestruturar as art�rias uterinas. "Conhecer os detalhes do desenvolvimento perfeito da placenta pode ajudar os cientistas a entender o que h� de errado nas complica��es da gravidez, como a placenta acreta, um �rg�o excessivamente invasivo, que se entrela�a profundamente no �tero e pode causar hemorragia no nascimento", explicou o patologista. O mapeamento tamb�m poder� explicar a pr�-ecl�mpsia (press�o arterial perigosamente alta no fim da gesta��o e abortos espont�neos.
Para estudar o processo de forma��o da placenta, os cientistas usaram m�todo desenvolvido por eles, chamado imagem de feixe de �ons multiplexado por tempo de voo, que marca v�rias c�lulas e prote�nas distintas simultaneamente em tecidos. Foram usadas amostras de 66 pacientes que sofreram abortos espont�neos entre a 6ª e a 20ª semana.
Mapa dos rins contribui para entender a doen�a cr�nica
Estima-se que 10% da popula��o mundial sofra de algum tipo de doen�a renal. Enquanto algumas pessoas se recuperam de danos nesse �rg�o vital, outras passam a sofrer cronicamente com o problema. Segundo pesquisadores da Universidade da Calif�rnia em San Diego, o mapeamento detalhado dos rins pode esclarecer o que contribui, na escala individual celular, para os progn�sticos distintos.
Como parte do Programa Atlas Biomolecular Humano (HuBMAP), os cientistas constru�ram o maior atlas unicelular do rim humano at� o momento, com dados sobre c�lulas sadias e doentes de mais de 90 pessoas. Segundo eles, o mapeamento, divulgado ontem na revista Nature , servir� de base para compreender melhor a progress�o da doen�a renal depois de uma les�o aguda no �rg�o.
"Queremos entender essa progress�o no n�vel de c�lula �nica", disse o co-primeiro autor do estudo, Blue Lake, em uma coletiva de imprensa on-line. "Ao construir um atlas dos diferentes tipos de c�lulas que comp�em um rim saud�vel, bem como rins feridos e doentes, podemos ter uma ideia de quais mudan�as est�o acontecendo que causam a repara��o de alguns tipos de c�lulas danificadas e, em alguns casos, a transi��o para um estado que n�o pode mais ser reparado."
Tipos
Para o mapeamento, os pesquisadores analisaram mais de 400 mil c�lulas e n�cleos de uma diversa amostra. Com a tecnologia de sequenciamento de c�lula �nica, eles identificaram 51 popula��es celulares diferentes. O atlas mostra onde cada tipo est� disposto no rim.
Os pesquisadores tamb�m descobriram que 28 desses tipos de c�lulas s�o alterados na les�o renal aguda. "O que normalmente acontece quando as c�lulas renais s�o lesionadas � que elas entram em um estado de reparo no qual fazem novas c�pias de si mesmas, al�m de liberar sinais que recrutam c�lulas imunes e fibroblastos para curar a �rea lesionada. Depois, eles retornam ao seu estado celular normal", contou Lake.
Mas com os tipos celulares alterados, o retorno ao estado normal n�o acontece. Em vez disso, eles ficam presos no estado de reparo, continuando a recrutar mais c�lulas imunes e fibroblastos. "O processo leva � inflama��o e � fibrose, o que, por sua vez, conduz � progress�o da doen�a e � redu��o irrevers�vel das fun��es renais", disse o cientista.
O primeiro mapeamento j� ajudou os cientistas a pensar em estrat�gias que retirem as c�lulas do estado de reparo, evitando, assim, a doen�a. Segundo Lake, o atlas crescer� no futuro, com a inclus�o de amostras de uma popula��o ainda mais diversificada.