MicroRNA Profiling of Human Primary Trabecular Meshwork Cell, Trabecular Meshwork Progenitor Cell Spheres and Their Differentiated Cells

Dentro do olho, um tecido minúsculo, mas vital, chamado malha trabecular, atua como um filtro de drenagem, permitindo que o fluido saia e mantendo a pressão em um nível seguro. Quando as células que compõem este filtro morrem ou param de funcionar, o fluido se acumula, a pressão aumenta e o nervo óptico pode ser danificado, levando a uma condição conhecida como glaucoma de ângulo aberto primário. Esta doença é a principal causa de cegueira irreversível em todo o mundo. Durante anos, os cientistas souberam que o olho contém uma pequena reserva de células imaturas, ou progenitoras, que poderiam, teoricamente, substituir as células do filtro perdidas e restaurar a função. No entanto, a razão pela qual essas equipes de reparo naturais falham em salvar o olho no glaucoma permaneceu um mistério. A questão não é apenas se essas células existem, mas como elas são controladas, quais sinais dizem para elas permanecerem jovens e quais forças podem estar empurrando-as a mudar ou parar de trabalhar quando o olho está sob estresse.

Para resolver este quebra-cabeça, pesquisadores da Universidade de Liverpool e da Universidade de Ulster voltaram sua atenção para um tipo específico de instrução genética conhecido como microRNA. Estas são moléculas minúsculas que não constroem proteínas por si mesmas, mas atuam como interruptores, ligando ou desligando outros genes para controlar como uma célula se comporta. A equipe queria mapear o conjunto único desses interruptores que definem a identidade das células de reparo do olho em comparação com as células maduras e funcionais do filtro de drenagem. Eles coletaram tecido dos olhos de três doadores humanos, com idades variando de 21 a 85 anos. A partir deste tecido, isolaram as células de drenagem maduras e também induziram as células progenitoras imaturas, cultivando-as em pequenos aglomerados flutuantes que se assemelham ao estado natural das células. Em seguida, permitiram que alguns desses aglomerados amadurecessem em células diferenciadas, criando três grupos distintos para comparação: as células maduras originais, os aglomerados de progenitores imaturos e as células recém-amadurecidas.

Usando tecnologia de sequenciamento avançada, os pesquisadores leram as instruções genéticas presentes em cada grupo para ver quais interruptores de microRNA estavam ativos. Eles descobriram que os aglomerados de progenitores imaturos possuíam uma assinatura genética muito distinta, bastante diferente das células maduras. Esta assinatura incluía dezoito microRNAs específicos que estavam consistentemente ativos ou inativos entre os diferentes doadores. Quando a equipe analisou quais processos biológicos esses dezoito interruptores controlavam, um quadro claro emergiu. Eles estavam fortemente envolvidos em manter as células em um estado flexível, semelhante ao de células-tronco, gerenciar os materiais de construção do entorno da célula e responder a um sinal químico específico chamado TGF-beta. Este químico é conhecido por estar elevado nos olhos de pessoas com glaucoma e é um motor fundamental da doença.

Os pesquisadores então cruzaram seus achados com dados anteriores sobre como as células de drenagem do olho reagem quando expostas a níveis elevados deste químico TGF-beta. Eles descobriram um conflito impressionante. Oito dos microRNAs que estavam ativos nas células de reparo saudáveis e imaturas mudaram na direção oposta quando as células maduras foram expostas ao químico causador da doença. Por exemplo, um microRNA que ajudava a manter o potencial das células de reparo foi suprimido quando o químico estava presente, enquanto outros que costumavam manter as células sob controle foram intensificados. Isso sugere que o próprio sinal químico que aumenta no glaucoma trabalha ativamente contra o mecanismo de reparo natural do olho, silenciando efetivamente as instruções que permitiriam às células progenitoras substituir o tecido perdido.

Para garantir que esses achados não fossem apenas um acaso de um único método de teste, a equipe repetiu as medições usando uma tecnologia diferente e altamente precisa chamada NanoString, que conta as moléculas diretamente sem amplificação. Os resultados coincidiram perfeitamente, confirmando que os dezoito microRNAs formam uma assinatura confiável das células de reparo do olho. A equipe também mapeou quais genes esses microRNAs provavelmente estavam controlando. Eles descobriram que esses interruptores visavam genes fundamentais envolvidos na divisão celular e na recepção de sinais químicos, incluindo genes que ajudam a célula a decidir se permanece jovem ou se especializa. Um dos alvos mais importantes foi um gene que ajuda a célula a receber o sinal de TGF-beta; este gene foi reduzido nas células de reparo, sugerindo que as células são naturalmente ajustadas para serem menos sensíveis aos sinais de estresse que impulsionam o glaucoma.

O estudo não afirma ter curado o glaucoma ou provado que essas células podem ser facilmente revividas em um paciente. Em vez disso, ele fornece um mapa molecular preciso de como as células de reparo do olho são atualmente reguladas e como essa regulação é interrompida pelo ambiente da doença. Os autores sugerem que este entendimento detalhado dos interruptores genéticos oferece um novo conjunto de potenciais alvos para terapias futuras. Ao desenvolver medicamentos que possam imitar ou bloquear esses microRNAs específicos, pode ser possível, um dia, proteger as células de reparo residentes do olho contra os efeitos prejudiciais da alta pressão e do estresse químico, ou induzi-las a substituir as células do filtro perdidas. Por enquanto, o trabalho serve como uma definição clara da identidade genética dessas células elusivas e uma demonstração de como o ambiente da doença se opõe ativamente às próprias tentativas de reparo do corpo.