Cientistas descobrem como a coluna vertebral se forma

Pela primeira vez, cientistas conseguiram sintetizar como as estruturas celulares que dão origem à nossa coluna vertebral se formam em sequência. Entender esse processo pode abrir caminhos para tratamentos futuros. Os resultados da descoberta foram publicados na quinta-feira (28), na revista Nature Communications.

A coluna vertebral tem 33 vértebras, que se formam a partir de pares de estruturas precursoras chamadas somitos. Essas partes dão origem às nossas vértebras, costelas e aos músculos esqueléticos.

Essa estrutura é essencial em todos os vertebrados, pois ela é quem dá sustentação ao esqueleto. Ele não serve apenas como um local para a fixação dos músculos, mas também protege a medula espinhal e as raízes nervosas.

Para que a coluna seja formada corretamente, o desenvolvimento dos somitos é regulado minuciosamente e cada par de somitos surge em um ponto de tempo sequencial específico no desenvolvimento.

O relógio de segmentação, um conjunto de genes que gera ondas oscilatórias, controla esse processo, com cada onda dando origem a um novo par de somitos.

Na nova descoberta, pesquisadores do Grupo Ebisuya do Laboratório Europeu de Biologia Molecular (EMBL) em Barcelona criaram um modelo 3D in vitro que imita como as estruturas precursoras que dão origem à coluna vertebral se formam durante o desenvolvimento embrionário humano.

“Pela primeira vez, conseguimos criar pares periódicos de somitos maduros humanos ligados ao relógio de segmentação no laboratório”, Marina Sanaki-Matsumiya, princial autora do estudo, disse em um comunicado.

Usando essa abordagem, os pesquisadores desenvolveram um modelo 3D in vitro da formação de somitos humanos, também conhecido como ‘somitogênese’.

Processo de criação de somitogênese

Para que a reprodução fosse possível, o time de pesquisadores cultivou células-tronco pluripotentes induzidas por humanos (hiPSC) na presença de um coquetel de moléculas sinalizadoras que induzem a diferenciação celular. Três dias depois, as células começaram a se alongar e criar eixos anterior (superior) e posterior (inferior).

Num segundo momento, os cientistas adicionaram Matrigel (mistura de proteínas) à mistura de culturas. Esse processo formou os somitoides – equivalentes in vitro de estruturas precursoras de somitos humanos.

Formados os somitos, a equipe precisou monitorar o relógio de segmentação, que regula a somitogênese nesses somitoides. Para isso, eles monitoraram os padrões de expressão do gene HES7, parte central envolvida no processo.

A pesquisa revelou algumas oscilações no processo, especialmente quando a somitogênese estava prestes a começar. Os somitos que se formaram também tinham marcadores claros de epitelização – um passo importante em sua maturação.

Sanaki-Matsumiya explicou que há uma ligação entre o tamanho dos somitos e o relógio de segmentação. “Os somitos gerados tinham tamanho constante, independentemente do número de células usadas para o somitoide inicial. O tamanho do somito não aumentou, mesmo que o número inicial de células aumentasse”, disse.

Isso quer dizer que os somitos têm um tamanho específico de espécie preferido, que pode ser determinado por interações de célula a célula locais, relógio de segmentação ou outros mecanismos.