A neurogenina 3 (NEUROG3), cuja mutação pode levar à diabetes, só está ativa durante um curto período de tempo durante o desenvolvimento do pâncreas, razão pela qual o seu comportamento e a sua dinâmica, especialmente no contexto do desenvolvimento humano, não eram anteriormente claros. Os investigadores do Instituto Max Planck de Biologia Celular Molecular e Genética (MPI-CBG), em Dresden, e da Fundação Novo Nordisk, na Universidade de Copenhaga, utilizaram agora um método especial para observar a atividade do gene e a proteína que este produz nas células pancreáticas humanas, a fim de compreender melhor o gene.
Este método permite associar o comportamento dinâmico das células pancreáticas, que pode ser observado em gravações em direto, a todos os genes que produzem. Isto ajuda a compreender melhor como se desenvolvem as células produtoras de hormonas do pâncreas. Este facto poderá abrir caminho à obtenção de um maior número destas células para fins terapêuticos, por exemplo, para a produção e transplante destas células em pacientes que sofrem de diabetes.
As diferentes células do pâncreas controlam o açúcar no sangue, como as células beta que produzem insulina. A insulina ajuda a baixar o açúcar no sangue. Quando estas células deixam de funcionar ou morrem, podemos ter diabetes. À medida que o nosso corpo cresce, todas estas células especiais têm origem num único tipo de célula do pâncreas, o precursor endócrino do pâncreas. Este tipo de célula só utiliza um gene chamado NEUROG3 durante um curto período de tempo para fazer o seu trabalho.
O grupo de investigação de Anne Grapin-Botton, Directora-Geral do MPI-CBG em Dresden, juntamente com colegas da Fundação Novo Nordisk da Universidade de Copenhaga, estabeleceu como objetivo estudar mais detalhadamente estas células especiais do pâncreas que utilizam o gene NEUROG3 e compreender como este gene se comporta em células individuais.
“Utilizámos etiquetas especiais para ver o NEUROG3 nestas células. Isto permitiu-nos observar em imagens ao vivo como as células se movem durante um período de tempo mais longo”, explica Belin Selcen Beydag-Tasöz, primeira autora do estudo, e continua: “Ao olhar para modelos 2D e 3D do pâncreas humano, descobrimos que a concentração do gene NEUROG3 era diferente nas diferentes células. Algumas células tinham uma grande quantidade deste gene, outras apenas uma pequena quantidade. Surpreendentemente, apesar destas diferenças, todas as células em que o NEUROG3 era detetável formavam células que produziam hormonas. Outro resultado surpreendente foi o facto de o NEUROG3 funcionar cerca de duas vezes mais lentamente nos seres humanos do que nos ratos. Isto significa que este gene precisa de mais tempo para fazer o seu trabalho nos humanos do que nos ratos”.
Os investigadores utilizaram o método da imagem em direto a longo prazo para observar um processo que normalmente permanece oculto no útero. A luminosidade das células ajudou-os a combinar a atividade dos genes com o comportamento das células. Desta forma, a equipa de investigação descobriu que um outro gene chamado KLK12 assegura que as células se movem para formar ilhas de Langerhans assim que o gene NEUROG3 começa a funcionar.
Anne Grapin-Botton, que liderou o estudo, resume: “Os sistemas de cultura de células que desenvolvemos para compreender como as células dos embriões humanos formam os órgãos estão a começar a dar frutos. No nosso estudo, aprendemos muito mais sobre a forma como a atividade de certos genes durante o desenvolvimento embrionário pode levar à diabetes mais tarde na vida. Os resultados mostram que, quando produzimos células endócrinas para futuras aplicações terapêuticas, em que estas células são transplantadas em doentes diabéticos, temos alguma flexibilidade em termos de controlo do NEUROG3”.
Beydag-Tasöz et al, Células do Desenvolvimento, MPI-CBG
Publicação original:
Belin Selcen Beydag-Tasöz, Joyson Verner D’Costa, Lena Hersemann, Byung Ho Lee, Federica Luppino, Yung Hae Kim, Christoph Zechner, Anne Grapin-Botton: Integrating single-cell imaging and RNA sequencing datasets links differentiation and morphogenetic dynamics of human pancreatic endocrine progenitors, Developmental Cell, 2023, https://doi.org/10.1016/j.devcel.2023.07.019.
