Células-tronco quiescentes do tronco cerebral diferem pouco dos astrócitos normais, que dão suporte aos neurônios no cérebro. Como células quase idênticas podem desempenhar funções tão diferentes? A chave está na metilação de seu genoma, que confere a esses astrócitos especiais propriedades de células-tronco. Cientistas do Centro Alemão de Pesquisa do Câncer e da Universidade de Heidelberg publicaram seus resultados na revista científica Nature. Os pesquisadores demonstraram em camundongos que um suprimento de oxigênio experimentalmente induzido no cérebro reprograma epigeneticamente os astrócitos em células-tronco do tronco cerebral, das quais, por sua vez, podem surgir células precursoras de neurônios. Essa descoberta mostra que os astrócitos podem potencialmente ser usados na medicina regenerativa para substituir neurônios danificados.
No cérebro, muitos tipos diferentes de células trabalham juntas. Em humanos, os neurônios representam menos da metade das células. O restante é chamado de "glia". As células gliais mais comuns são os astrócitos. Eles fornecem nutrientes aos neurônios, fazem parte da barreira hematoencefálica, regulam as sinapses e apoiam as células imunológicas.
No entanto, uma pequena fração de astrócitos é capaz de produzir neurônios e outros tipos de células cerebrais. Esses astrócitos especiais são, portanto, também chamados de células-tronco cerebrais. Em sua expressão gênica, ou seja, na atividade de seus genes, as células-tronco cerebrais e os astrócitos comuns diferem pouco. "Como eles podem desempenhar funções tão diferentes e o que constitui as propriedades de células-tronco sempre foi completamente obscuro", explica Ana Martin-Villalba, pesquisadora de células-tronco do DKFZ.
Para resolver este mistério, as equipes de Martin-Villalba e Simon Anders (Universidade de Heidelberg) isolaram tanto astrócitos comuns quanto células-tronco neurais de uma das regiões cerebrais onde neurônios jovens ainda se desenvolvem em camundongos adultos, a "zona subventricular" (vSVZ). Os pesquisadores analisaram a expressão gênica no nível de células individuais por meio de sequenciamento de mRNA, bem como os padrões de metilação ("metiloma") em todo o genoma. Para analisar os dados de metilação, eles usaram uma ferramenta especialmente desenvolvida*.
A metilação do DNA são "marcadores" químicos com os quais a célula pode desligar partes não utilizadas de seu DNA. A metilação é, portanto, crucial para a identidade das células.
Os especialistas em células-tronco observaram que as células-tronco neurais apresentam um padrão especial de metilação do DNA que as distingue de outros astrócitos. "Ao contrário dos astrócitos normais, certos genes em células-tronco neurais são desmetilados, que de outra forma são usados apenas por células precursoras de neurônios. Isso permite que as células-tronco neurais ativem esses genes para produzir elas mesmas neurônios", explica Lukas Kremer, primeiro autor da publicação atual. O co-primeiro autor Santiago Cerrizuela acrescenta: "Os astrócitos comuns não têm acesso a essa via, pois os genes necessários para isso são bloqueados pela metilação do DNA."
