A função das Junções Estreitas na Gastrulação de Embriões Humanos
As junções estreitas entre as células podem desempenhar um papel fundamental na gastrulação de embriões humanos. À medida que o embrião humano se desenvolve, um grupo de moléculas orienta a multiplicação e a especialização das células, posicionando-as dentro do embrião. Durante a gastrulação, essas moléculas orientam as células-tronco embrionárias a formar três camadas distintas, que posteriormente se desenvolvem em várias partes do corpo.
Transformando Células-tronco em Óvulos Humanos
Os pesquisadores do Centro de Pesquisa de Células iPS do Gladstone Institutes descobriram, portanto, que as junções estreitas entre as células podem ter uma função vital na gastrulação de embriões humanos.
“As descobertas deste estudo têm implicações interessantes para a criação de modelos de gastrulação e técnicas de laboratório para diferenciar células-tronco”, diz Shinya Yamanaka, MD, PhD, pesquisador sênior do Gladstone e um dos autores sênior do estudo, publicado na Developmental Cell. “Uma melhor compreensão dos mecanismos de sinalização em embriões facilitará a replicação desses processos de forma robusta e reproduzível.”
A equipe usa suas descobertas para desenvolver técnicas laboratoriais inovadoras que transformam células-tronco em óvulos humanos para possível fertilização in vitro.
O papel fundamental das junções estreitas na gastrulação de embriões humanos: Descoberta no limite
Durante a criação de um modelo de gastrulação, Vasic observou que as células iPS se agrupavam na placa com proteínas de junção estreita, atuando como barreiras celulares. No entanto, as junções estreitas nem sempre se reuniam.
O crescimento de células em um espaço menos confinado permitiu a montagem consistente de junções estreitas. A adição de BMP4 a células não confinadas resultou em uma descoberta: somente as células das bordas ativaram as vias de diferenciação em vários tipos de células.
“As junções estreitas entre células adjacentes parecem torná-las impermeáveis aos sinais de BMP4”, diz Vasic. “As células da borda não têm um companheiro para junções apertadas em seu lado externo, o que as torna altamente sensíveis aos sinais de BMP4.”
Além disso, a edição do genoma CRISPR suprimiu a TJP1, confirmando a importância das junções estreitas nas células iPS. Sem a TJP1, todas as células responderam à BMP4, não apenas as células da borda.
“A remoção das junções estreitas fez com que todas as células respondessem à BMP4”, diz Yamanaka, professor da UC San Francisco e diretor do Centro de Pesquisa e Aplicação de Células iPS (CiRA) da Universidade de Kyoto, no Japão. “As junções apertadas impedem que as células respondam aos sinais, enfatizando o papel da estrutura celular no recebimento de sinais de diferenciação.”
“Em resumo”, diz Todd McDevitt, perturbar as propriedades das células iPS pode alterar sua sensibilidade a sinais e mudar a trajetória do destino das células. “Esse princípio poderia revolucionar o potencial das células iPS para produzir populações de células diferenciadas homogêneas para uso terapêutico.”
Criação de Óvulos em um Prato
Ao criar óvulos em um ambiente de laboratório, a equipe de pesquisa investigou as células ativadas por BMP4 após interromper a formação de junções apertadas.
De forma empolgante, eles descobriram a capacidade de gerar células semelhantes às células germinativas primordiais. Essas células-tronco produzidas em laboratório se assemelham aos precursores dos espermatozoides e óvulos humanos.
Portanto, há muito tempo os pesquisadores lutam para encontrar um método confiável para gerar células semelhantes às células germinativas primordiais a partir de células iPS. No entanto, Vasic e seus colegas descobriram que a supressão da TJP1 poderia proporcionar uma abordagem nova e eficiente para produzir essas células exclusivas.
Inspirada por essas descobertas, Vasic criou a Vitra Labs, com o objetivo de tratar a infertilidade feminina.
Vasic diz: “Nosso objetivo é gerar óvulos para fertilização in vitro, imitando o processo natural de produção de óvulos”. “Esse aplicativo acrescenta uma camada extra de importância ao nosso estudo.”
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