Pesquisadores da Escola de Medicina da Universidade de Stanford descobriram uma maneira de criar um “lar longe de casa” para as células-tronco na forma de fibras musculares artificiais. Eles também identificaram um “mix” particular de moléculas e nutrientes necessários para manter as células em seu estado mais potente, regenerativo.

“Normalmente essas células-tronco gostam de interagir com as suas fibras musculares nativas”, disse Thomas Rando, MD, Ph.D., professor de neurologia. “Quando nós perturbamos essa interação, as células são ativadas e começam a se dividir e se tornam menos tronco (mais diferenciadas). Mas agora nós projetamos um substrato artificial que, as as células olham, cheiram e sentem-se como em uma fibra muscular real. Quando nós também banhamos estas fibras com os fatores adequados, descobrimos que as células-tronco mantém a alta potência e a capacidade de regeneração. ”

Manter as células-tronco musculares felizes no laboratório é um passo importante para potenciais terapias para doenças como a distrofia muscular e para a regeneração muscular após uma lesão.  Um dia, os investigadores gostariam de ser capazes de remover as próprias células-tronco do músculo de um paciente, corrigir quaisquer deficiências genéticas, se necessário, e, em seguida transplantar as células de volta para que o  paciente regenere tecidos musculares saudáveis. Isto não é possível se as células-tronco perdem a sua capacidade para regenerar um novo músculo.

Os pesquisadores realizaram a maioria de seus experimentos em ratos, usando células-tronco musculares animais. No entanto, eles também foram capazes de demonstrar que as células-tronco musculares humanas permaneceram mais potentes, podendo ser mais eficientemente transplantadas em camundongos de laboratório, quando cultivadas sob condições semelhantes.

Um artigo descrevendo a pesquisa foi publicado on-line em 30 de maio na Nature Biotechnology .

A fim de evitar a ativação das  células-tronco musculares recém-isoladas quando mantidas em laboratório, os investigadores procuraram identificar genes cuja expressão aumenta quando as células começam a se dividir. Esses genes, eles supõem, são  passíveis de estarem envolvidos em levar as células para fora do seu estado indiferenciado, em repouso e em um estado proliferativo, menos tronco. Por outro lado, eles também identificaram genes que foram altamente expressos nas células quiescentes.

Depois de terem determinado os perfis de expressão genética únicos para a quiescência e para a ativação, eles testaram várias combinações de 50 compostos previamente conhecidos ou suspeitos de promover a quiescência celular – adicionando-os ao meio em que as células foram cultivadas e observando se as células começavam a expressar genes envolvidos com a ativação e divisão, ou se elas continuarvam a expressar os genes associados à quiescência. Dessa forma, os investigadores criaram um painel de compostos que ajudou a manter as células-tronco indiferenciadas ao longo de um período de cerca de 48 horas.

Outro componente chave da terapia de regeneração é a capacidade das células-troncoquiescentes em começar a se dividir após o transplante, quando elas recebem os estímulos adequados. Os doutores Quarta e Rando descobriram que o crescimento das células no meio recém-criado por mais do que cerca de três dias compromete a sua capacidade para iniciar a divisão quando elas são expostas a uma combinação de fatores que promovem o crescimento normal. Eles especularam que as células também necessitam do ambiente especializado da fibra muscular para responder adequadamente aos sinais de crescimento e para manter a sua capacidade para reconstituir o tecido muscular em demanda.

Eles uniram forças com os colegas no Departamento de Ciência dos Materiais e Engenharia da Universidade de Stanford para descobrir uma maneira de amenizar as necessidades das células-tronco quanto ao ambiente. Eles precisavam que o substituto fosse muito semelhante ao real para evitar que as células fossem ativadas e perdessem as suas propriedades de células-tronco especiais. Idealmente, deveriam ter elasticidade semelhante ao das fibras musculares reais.

Os investigadores descobriram que podiam criar fibras musculares elásticas, artificiais usando uma molécula de ocorrência natural, biocompatível, chamada de colagénio 1, extrudindo-a em uma mini-bomba para imitar a forma e a geometria de uma fibra muscular real.

“O processo em si é bastante simples”, disse Rando. “O dispositivo de colágeno extrudido torna mais fácil e escalável. Podemos ajustar a rigidez e o tamanho das fibras, e, em seguida, revestí-los com proteínas que conhecemos e estão presentes nas fibras musculares nativas.”

Quando os pesquisadores aplicaram células-tronco musculares nas fibras de colágeno artificiais, as células rapidamente migram para lugares semelhantes àqueles em que elas seriam encontradas no músculo real. Quando mantida no meio para quiescência, as células parecem confortáveis e felizes ao longo das fibras de colágeno. Além disso, as experiências de transplante indicaram que as células-tronco musculares mantém a sua potência ao longo de vários dias e foram capazes de enxertar rapidamente e começar a fazer um novo tecido em animais receptores.

Os pesquisadores também repetiram a experiência com células-tronco musculares humanas mantidas em condições semelhantes e depois transplantadas em camundongos de laboratório.

“Esse nicho artificial, além do banho das as células com fatores relevantes, nos permite manter as células em um estado altamente potente, de quiescência”, disse Rando. “Agora podemos modificar geneticamente células-tronco, transplantá-las de volta para o animal e ver se elas são eficazes no enxerto e na construção de novos tecidos.”

Fonte: http://stemcellsportal.com/news/artificial-muscle-fibers-help-keep-muscle-stem-cells-potent-lab