Um registro biológico do desenvolvimento
Pesquisadores reconstruíram a árvore genealógica das células de um embrião de camundongo em desenvolvimento ao transformar o próprio DNA do embrião em um registro de sua história. O trabalho utilizou uma tecnologia de rastreamento chamada DNA Typewriter, que permaneceu nas células enquanto elas se dividiam e adquiriam funções especializadas durante o desenvolvimento.
O registro começa quando o óvulo fertilizado se divide em duas células e continua ao longo de 13,5 dias de desenvolvimento, quando o corpo e os órgãos do camundongo já haviam tomado forma. A gestação completa do camundongo dura cerca de 19 a 21 dias, colocando o experimento na fase formativa do desenvolvimento embrionário.
O estudo, publicado na Science, aborda uma questão central da biologia do desenvolvimento: como a ancestralidade inicial de uma célula se relaciona com a função que ela assume mais tarde. Todo órgão e tecido começa com células que compartilham origens comuns, mas essas células se dividem, migram e se especializam progressivamente. Reconstruir essas relações em escala tem sido um desafio técnico de longa data.
Como funciona o DNA Typewriter
A equipe inseriu uma “fita” de registro redesenhada no genoma de um óvulo de camundongo fertilizado. À medida que o embrião se desenvolvia, o sistema preservava informações no material genético das células descendentes. A analogia apresentada pelos pesquisadores é a de uma máquina de escrever que escreve no próprio DNA da célula, em vez de escrever no papel.
Como o gravador permanece dentro do material genético de cada célula, seu registro pode ser lido posteriormente a partir de células individuais. Isso torna possível inferir relações entre células depois que o desenvolvimento avançou muito além das primeiras divisões.
A versão mais recente do método foi projetada para facilitar a recuperação do registro a partir de células individuais. Essa melhoria prática é importante: um sistema de registro de linhagem só é útil se os pesquisadores conseguirem ler de forma confiável uma parte suficiente de seu histórico armazenado para comparar células em um embrião.
Neste estudo, os pesquisadores acompanharam a história do desenvolvimento das células desde a primeira divisão do óvulo fertilizado até a formação do plano corporal e dos órgãos do embrião. O trabalho, portanto, conecta eventos embrionários muito iniciais a resultados visíveis muito mais tarde no desenvolvimento.
Por que os mapas de linhagem são importantes
A linhagem celular é mais do que um exercício genealógico. Ela oferece uma forma de investigar se diferenças ancestrais iniciais estão associadas a destinos celulares posteriores. Um resultado do desenvolvimento pode depender não apenas dos sinais que uma célula recebe em determinado momento, mas também da posição que ocupa em uma cadeia mais longa de divisões.
O Dr. Jay Shendure, da University of Washington School of Medicine e coautor sênior do estudo, disse que os pesquisadores estão interessados em saber como a ancestralidade inicial de uma célula influencia seu destino posterior. Ele descreveu a pesquisa de linhagem como um caminho para decodificar o desenvolvimento normal.
A possível relevância vai além da embriologia básica. Os pesquisadores disseram que uma melhor compreensão da linhagem do desenvolvimento poderia ampliar o conhecimento sobre malformações congênitas, condições do neurodesenvolvimento, distúrbios genéticos e câncer. O estudo é um experimento com embriões de camundongo, portanto essas possíveis aplicações continuam sendo direções para pesquisas futuras, e não usos clínicos demonstrados.
Ainda assim, a premissa subjacente é significativa. Se os cientistas conseguirem conectar um tipo celular maduro a um registro detalhado de sua ancestralidade, poderão estar mais bem posicionados para identificar quando as vias do desenvolvimento divergem e quais eventos iniciais estão associados a anormalidades posteriores.
Uma plataforma para estudar o desenvolvimento
O DNA Typewriter foi inventado por Shendure e Junhong Choi, que agora está no Sloan Kettering Cancer Center. O trabalho atual envolveu uma fita genômica redesenhada e uma colaboração liderada por Shendure e Chengxiang Qiu, biólogo molecular e de sistemas do Dartmouth College.
Sua principal conquista não é simplesmente marcar células em um ponto específico no tempo. É manter um registro histórico enquanto essas células proliferam e se diferenciam. Essa distinção pode tornar a abordagem valiosa em experimentos nos quais os pesquisadores precisam entender sequência e relação, em vez de apenas catalogar os tipos celulares presentes ao final de um processo.
O embrião deste experimento serviu como um caso de teste exigente. O desenvolvimento cria uma coleção grande e diversificada de descendentes a partir de um único óvulo fertilizado, enquanto as primeiras divisões que estabelecem essas relações estão separadas por dias do surgimento posterior de órgãos e tecidos. A árvore genealógica reconstruída conecta esse intervalo.
Por enquanto, os resultados representam um avanço de pesquisa em um modelo de camundongo. Mas o estudo demonstra com mais clareza que o DNA pode funcionar como um meio durável de registrar, célula por célula, a história do desenvolvimento. Essa capacidade pode ajudar os pesquisadores a fazer perguntas mais precisas sobre como os sistemas vivos se constroem a partir de uma única célula.
Este artigo é baseado em uma reportagem do Phys.org. Leia o artigo original.
Originally published on phys.org
