28/04/2023 - “Não vejo por que não pode ser aplicado a organismos mais complexos”, disse o autor sênior do estudo. Os cientistas alcançaram um avanço significativo no esforço para retardar o processo de envelhecimento com uma nova técnica que aumentou a expectativa de vida das células de levedura em 82%, relata um novo estudo. Ao programar as células para alternar constantemente entre dois caminhos de envelhecimento,
os pesquisadores conseguiram impedir que elas se comprometessem totalmente com qualquer um dos processos de deterioração, um método que quase dobrou a vida útil das células. Em outras palavras, em vez de toda a célula envelhecer de uma só vez, o processo de envelhecimento foi alternado entre diferentes partes físicas do organismo, estendendo sua vida. Esse “interruptor de alternância” sintético oferece um roteiro potencial para tratamentos que podem um dia estender a longevidade humana, embora esse futuro seja altamente especulativo no momento.
Nascemos, envelhecemos, morremos - assim continua a história da humanidade desde tempos imemoriais. No entanto, essa progressão familiar pode ser abalada por enormes avanços na genética que abriram novas janelas para os mecanismos biológicos subjacentes que nos levam ao envelhecimento, levantando a possibilidade de que eles possam ser reprogramados para prolongar nossa expectativa de vida.
Agora, uma equipe de cientistas da Universidade da Califórnia, em San Diego (UCSD), desenvolveu uma nova solução para esse problema antigo que essencialmente engana as células para que fiquem entre dois processos de deterioração comuns nas células. Usando biologia sintética, os pesquisadores reprogramaram geneticamente um circuito que escolhe entre esses caminhos divergentes em direção à morte, fazendo-a oscilar constantemente entre seus destinos, em vez de realmente se dedicar a um.
Essas “oscilações aumentaram a expectativa de vida celular por meio do atraso do compromisso com o envelhecimento”, um resultado que estabelece “uma conexão entre a arquitetura da rede gênica e a longevidade celular que pode levar a circuitos gênicos racionalmente projetados que retardam o envelhecimento”, segundo um estudo publicado na quinta-feira. em ciência.
“O circuito se assemelha a um interruptor que direciona a decisão do destino e a progressão para o envelhecimento e a morte”, disse Nan Hao, professor de biologia molecular na UCSD e autor sênior do estudo, em um e-mail para o Motherboard.
“Depois que o destino de uma célula é determinado, ela acelera o acúmulo de danos e a progressão para a morte”, continuou Hao, que também atua como codiretor do Instituto de Biologia Sintética da UCSD. “[I]t tornou-se óbvio para nós que, se pudéssemos religar este circuito de comutação de ocorrência natural a um oscilador, isso faria a célula alternar entre os dois caminhos de envelhecimento pré-destinados e impedir que a célula tomasse essa decisão de destino em direção a deterioração e morte, e fará com que a célula viva mais tempo.”
Hao e seus colegas trabalham no envelhecimento celular há sete anos, concentrando-se no conceito de um oscilador durante grande parte desse tempo. Em 2020, os pesquisadores publicaram outro estudo, também na Science, que identificou dois destinos principais para as células de levedura em brotamento. Cerca de metade das células que eles observaram envelheceram devido à deterioração das estruturas dentro do núcleo celular, um aglomerado que contém a maior parte do genoma de um organismo. A outra metade envelheceu quando as unidades de produção de energia da célula, conhecidas como mitocôndrias, começaram a se decompor com o tempo.
Essas observações transformaram o conceito do oscilador de “uma ideia abstrata em uma ideia executável”, disse Hao. Para aproveitar as descobertas de 2020, os pesquisadores usaram simulações de computador de circuitos genéticos relacionados ao envelhecimento para desenvolver uma cepa sintética que poderia desencadear o ciclo de feedback desejado entre os processos de envelhecimento nucleolar e mitocondrial. No novo estudo, eles introduziram o oscilador sintético em células da espécie de levedura Saccharomyces cerevisiae, um organismo modelo que já esclareceu muitos dos fatores genéticos que influenciam a longevidade em organismos complexos, como os humanos.
A abordagem resultou em um aumento de 82% no tempo de vida das células com os osciladores sintéticos, em comparação com uma amostra de controle de células que envelheceram em circunstâncias normais, que é “a extensão de vida útil mais pronunciada em leveduras que observamos com perturbações genéticas. ”, de acordo com o estudo.
“Um grande destaque do trabalho é nossa abordagem para alcançar a longevidade: usar computadores para simular o sistema de envelhecimento natural e orientar o projeto e a engenharia racional do sistema para prolongar a vida útil”, disse Hao ao Motherboard. “Esta é a primeira vez que essa abordagem baseada em engenharia guiada por computador foi usada em pesquisas sobre envelhecimento. Nossas simulações de modelo realmente previram que um oscilador pode dobrar a vida útil da célula, mas ficamos felizes em saber que isso realmente aconteceu em experimentos”.
O estudo faz parte de um crescente corpus de pesquisas incompreensíveis que podem, em última análise, evitar alguns dos subprodutos desagradáveis do envelhecimento até mais tarde na vida, ao mesmo tempo em que aumenta a expectativa de vida em humanos em geral. Embora inúmeros obstáculos tenham que ser superados antes que esses tratamentos se tornem realidade, Hao acha que a abordagem de sua equipe pode eventualmente ser aplicada a humanos.
“Não vejo por que não pode ser aplicado a organismos mais complexos”, disse Hao. “Se for para ser introduzido aos humanos, será uma certa forma de terapia genética. Claro que ainda há um longo caminho pela frente e as grandes preocupações são com a ética e a segurança.”
“A outra possibilidade é que, se a manutenção das oscilações é um mecanismo universal para manter a homeostase celular (fazer tudo em equilíbrio na célula) e promover a longevidade, podemos desenvolver intervenções farmacológicas ou nutricionais que podem ser aplicadas periodicamente com um timing ideal, o que é muito mais seguro”, observou.
Para esse fim, Hao e seus colegas estão atualmente explorando se o mesmo conceito poderia funcionar em células humanas, como células-tronco.
“Nosso trabalho representa uma prova de conceito, demonstrando a aplicação bem-sucedida da biologia sintética para reprogramar o processo de envelhecimento celular e pode lançar as bases para projetar circuitos de genes sintéticos para promover efetivamente a longevidade em organismos mais complexos”, concluiu a equipe no estudar.
Fonte: https://www.vice.com