Novo Modelo 3D Revela Papel Surpreendente de Células-Tronco na Regeneração de Neurônios Olfativos

Resumo

Pesquisadores desenvolveram um modelo 3D de organoide de camundongo para estudar a regeneração de neurônios no nariz, revelando que um tipo de célula-tronco, antes considerado dormente, pode ser crucial para a reparação do tecido olfativo. A equipe descobriu que as células basais horizontais (HBCs), marcadas pela proteína KRT5, atuam ativamente na geração de novos neurônios ao lado das células basais globosas (GBCs). Este modelo ajuda a explicar como o envelhecimento ou infecções virais, como a COVID-19, prejudicam o olfato, interrompendo a função das células-tronco. O sistema fácil de usar é projetado para ser acessível para laboratórios com recursos limitados e pode abrir caminho para o desenvolvimento de organoides humanos no futuro, visando testar terapias para a perda de olfato.

Principais Fatos

• Fonte: Tufts University
• Usando um novo modelo tridimensional, pesquisadores da Tufts University School of Medicine e colegas descobriram que células-tronco antes consideradas dormentes podem desempenhar um papel mais significativo na preservação do olfato do que se acreditava.
• Neurônios sensoriais no nariz têm uma capacidade notável de se regenerar ao longo da vida, apesar da exposição constante ao ambiente externo.
• Infecções virais, como a COVID-19, exposição a toxinas ou o próprio envelhecimento podem diminuir a função ou a capacidade de replicação dessas células, levando à perda parcial ou total do olfato.
• O modelo de tecido olfativo de camundongo criado pelos pesquisadores mostra como dois tipos de células-tronco no nariz, HBCs e GBCs, se comunicam e se apoiam mutuamente para desenvolver novo tecido nervoso olfativo.
• As HBCs marcadas por KRT5 desempenham um papel crucial na formação de organoides e na geração de novos neurônios olfativos.
• Quando essas células foram eliminadas seletivamente das culturas de organoides, a geração de novos neurônios foi significativamente prejudicada.
• Os resultados sugerem que essas células-tronco, antes consideradas dormentes, são atores essenciais no processo regenerativo.
• O modelo é fácil de criar e acessível para laboratórios com recursos limitados, podendo ser usado para entender melhor como os neurônios olfativos se regeneram e o que causa a diminuição ou falha total desse processo.
• Os pesquisadores pretendem usar este modelo de tecido de camundongo como um caminho para desenvolver organoides humanos, que possam ser usados para testar drogas e tratar pessoas com perda significativa ou total do olfato.
• Os organoides aceleram a pesquisa pré-clínica, tornando-a mais rápida, barata e potencialmente mais eficaz do que o uso de animais inteiros ou culturas de células humanas existentes.
• Atualmente, obter tecido olfativo puro de humanos é desafiador, pois as células-tronco respiratórias e olfativas são difíceis de separar.
• Os próximos desafios incluem desenvolver uma técnica simples e barata para separar as células-tronco olfativas humanas e cultivá-las em laboratório.

A Pesquisa em Detalhes

A equipe de pesquisadores, liderada por Brian Lin, professor assistente de pesquisa no Departamento de Biologia Molecular e Química do Desenvolvimento da Tufts University, desenvolveu um modelo 3D de tecido olfativo de camundongo para estudar como os neurônios se regeneram no nariz. A pesquisa, publicada recentemente na revista Cell Reports Methods, revela que as células-tronco HBCs e GBCs trabalham juntas para produzir novo tecido nervoso olfativo.

O Papel das Células-Tronco

De acordo com Lin, as HBCs, que antes eram consideradas dormentes, podem desempenhar um papel crucial no suporte à produção de novos neurônios e na reparação de tecidos danificados. A equipe identificou uma subpopulação específica de HBCs marcadas pela proteína KRT5, que atuam ativamente na geração de novos neurônios olfativos.

Implicações para a Saúde Humana

A perda de olfato está associada não apenas à COVID-19, mas também a doenças como o Parkinson. O modelo desenvolvido pelos pesquisadores pode ajudar a entender melhor como essas condições afetam o tecido olfativo e como novas terapias podem ser desenvolvidas para restaurar a perda de olfato.

Acessibilidade do Modelo

Um dos objetivos principais da equipe foi criar um modelo fácil de implementar e acessível para laboratórios com recursos limitados. A autora principal do estudo, Juliana Gutschow Gameiro, uma ex-aluna de doutorado visitante na GSBS, veio dos Estados Unidos para o Brasil com o objetivo de desenvolver um modelo que pudesse ser usado por pesquisadores de diferentes origens e recursos.

Próximos Passos

Os pesquisadores pretendem usar este modelo de tecido de camundongo como um caminho para desenvolver organoides humanos. Isso permitirá testar drogas e desenvolver tratamentos para pessoas com perda significativa ou total do olfato. No entanto, ainda há desafios, como a separação de células-tronco olfativas humanas e o cultivo delas em laboratório.

Funding

A pesquisa foi apoiada pelos National Institutes of Health sob os números de premiação R21 DC018681-01 e R01 DC017869-03, a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil, a German Research Foundation (DFG) sob o Programa Walter Benjamin, e a Fritz Thyssen Foundation.

Referências

Conteúdo completo sobre os autores, metodologia e possíveis conflitos de interesse está disponível no artigo publicado. O conteúdo é de responsabilidade exclusiva dos autores e não representa necessariamente as visões oficiais dos financiadores.

Autor: Tara Pettinato

Fonte: Tufts University

Contato: Tara Pettinato – Tufts University

Imagem: Créditos à Neuroscience News

Pesquisa Original: Acesso aberto.

“Células-tronco basais horizontais quiescentes atuam como uma nicho para neurogênese olfativa em um modelo 3D de organoide de camundongo”

por Brian Lin et al. Cell Reports Methods,

DOI: 10.1016/j.crmeth.2025.101055

Resumo:

O epitélio olfativo é um dos poucos tecidos no corpo mamífero que facilita uma capacidade de regeneração neuronal ao longo da vida, mas até recentemente, tem sido subestimado. Nossa motivação para este trabalho foi dupla. Primeiro, descrever uma metodologia fácil de implementar e replicar, que não exigisse modelos animais únicos ou técnicas de citometria de fluxo, para que outros pesquisadores pudessem adotar nosso modelo para vários estudos. Segundo, movermo-nos em direção a metodologias viáveis de triagem in vitro, permitindo, finalmente, o desenvolvimento de tratamentos para disfunção olfativa.