Keiko Kono espera presenciar um futuro em que as pessoas sejam essencialmente saudáveis até o dia de sua morte.
Ela acredita que sua pesquisa recente – que mostra que os danos na membrana celular promovem o envelhecimento celular – poderá servir de modelo para cientistas de todo o mundo encontrarem uma forma de fazer isso.
Seu estudo foi publicado recentemente na Nature Aging.
Danos à membrana alteram o destino da célula
“Descobri um novo gatilho para o envelhecimento celular”, disse Kono, professora assistente de membranologia no Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST, na sigla em inglês), ao Epoch Times, descrevendo a culminação de seus 10 anos de pesquisa. A Sra. Kono espera que a descoberta estimule pesquisas adicionais e futuros medicamentos que ajudem a prevenir danos às membranas.
As células humanas são cercadas por uma membrana frágil de 5 nanômetros de espessura, comparável a um vigésimo de uma bolha de sabão, disse Kono. Consequentemente, as células são facilmente danificadas por uma infinidade de estressores internos e externos. Para proteger o corpo contra doenças e permanecer vivo, as células são equipadas com vias de reparo para reparar danos à membrana até certo ponto.
Até agora, acreditava-se que o dano mecânico à membrana celular desencadeia dois resultados celulares simples: recuperação ou morte. No estudo da Sra. Kono, os pesquisadores descobriram um terceiro resultado – senescência celular, ou envelhecimento celular.
“Inicialmente, meu objetivo não era abordar a questão do envelhecimento nem nada. Eu só queria responder a uma questão fundamental: como nossas células podem reparar danos à membrana”, disse Kono. “Acabamos descobrindo que os danos à membrana celular, de certa forma, alteram o destino das células”.
Kono e seus colegas usaram leveduras em crescimento e fibroblastos humanos normais, ou material celular fibroso que sustenta e conecta outros tecidos ou órgãos.
Kono disse que a chave para determinar o destino celular é a extensão do dano e o subsequente influxo de íons de cálcio, que pode controlar a excitabilidade celular, a liberação de neurotransmissores ou a transcrição genética.
Ao contrário das células cancerígenas, que se dividem ilimitadamente, as células normais não cancerosas têm uma capacidade limitada de divisão celular: cerca de 50 vezes antes da divisão ser irreversivelmente interrompida e as células entrarem num estado conhecido como senescência celular. As células senescentes ainda são metabolicamente ativas – ou conduzem processos químicos necessários para permanecerem vivas – mas, ao contrário das células jovens e saudáveis, produzem proteínas que regulam positivamente as respostas imunitárias tanto em tecidos próximos como em órgãos distantes.
A senescência celular está envolvida em processos em todo o corpo, incluindo reparo de feridas, divisão celular e crescimento celular. Mas a senescência prolongada pode ser inadequada e levar ao câncer, danos no DNA, alterações no funcionamento dos genes e doenças relacionadas com a idade.
Os pesquisadores há muito acreditam que vários estresses induzem a senescência celular por meio da ativação da resposta a danos no DNA, disse a Sra. Kono. No entanto, o seu estudo revelou que o dano à membrana celular induz a senescência celular através de um mecanismo diferente. Essas descobertas podem contribuir para o desenvolvimento de uma estratégia para alcançar uma longevidade saudável no futuro.
A IA pode detectar células senescentes?
O estudo das células senescentes não é novo.
De acordo com a Sra. Kono, cada descoberta acrescenta ferramentas à luta final dos pesquisadores contra o envelhecimento. “A ciência é como construir uma pirâmide. Estamos apenas colocando um bloco na base”, disse Kono. “Então é isso que estou fazendo, e os outros cientistas nesse mundo, em qualquer lugar desse mundo, vão ler e colocar outro bloco, e a pirâmide vai subir cada vez mais, e alguém construirá a droga que irá contribuir à longevidade e à saúde. É isso que espero”.
Na verdade, os investigadores têm tentado durante anos descobrir o papel das células senescentes e o que é necessário para reparar os danos celulares para um envelhecimento saudável. Agora, eles estão explorando novas formas, inclusive usando inteligência artificial (IA).
Em um estudo publicado em fevereiro na Nature Communications, pesquisadores do Laboratório de Ciências Médicas (LMS, na sigla em inglês) do Conselho de Pesquisa Médica, em colaboração com o Imperial College London e a Divisão de Inflamação Crônica e Câncer do Centro Alemão de Pesquisa do Câncer (DKFZ, na sigla em alemão) na Alemanha, desenvolveram uma família de algoritmos de aprendizado de máquina que aproveitam as mudanças nucleares associadas à senescência e identificam células senescentes. Num comunicado de imprensa, os autores afirmaram que o avanço “promete revolucionar os tratamentos para o câncer e o envelhecimento, facilitando o desenvolvimento de terapias dirigidas às células senescentes”.
Os pesquisadores disseram que embora grandes avanços tenham produzido resultados promissores na pesquisa sobre a senescência, os cientistas foram prejudicados pela falta de formas confiáveis de determinar a senescência. Em seu estudo, os pesquisadores usaram características da morfologia nuclear de células senescentes para desenvolver classificadores de aprendizado de máquina que alegaram prever com precisão a senescência induzida por diversos estressores em diferentes tipos de células e tecidos.
Eles relataram o uso de “classificadores” de senescência para caracterizar medicamentos que matam células senescentes, chamados senolíticos, ou para rastrear medicamentos que induzem seletivamente a senescência em células cancerígenas, mas não em células normais.
“Praticamente todos os tipos de células podem entrar em um estado de senescência, no entanto, a aparência da senescência no nível celular e como ela pode ser identificada de forma confiável em milhares de tipos de células está longe de ser fácil de determinar”, disseram os autores na notícia.
Mas com os recentes avanços na aprendizagem automática e na IA, os investigadores do LMS descobriram que poderiam analisar as características da senescência para confirmar a presença de células senescentes. Eles também mostraram que seus algoritmos podem ser adaptados para funcionar em células cultivadas em laboratório para pesquisa e amostras de tecidos obtidas de fígados de camundongos e pacientes com doença hepática gordurosa.
Cientistas de todo o mundo têm como alvo as células senescentes em tratamentos anticâncer e antienvelhecimento. “Experimentos preliminares em modelos animais mostraram que a expectativa de vida e a saúde dos animais aumentam quando os indivíduos são tratados com os chamados medicamentos ‘senolíticos’ que atacam e matam células senescentes”, escreveram os pesquisadores no comunicado à imprensa.
No que chamaram de “uma nova era de terapias senolíticas”, os autores do estudo disseram que poderiam usar seus classificadores de senescência para identificar senolíticos ou induzir seletivamente a senescência em células cancerígenas no tubo de ensaio. A ferramenta também permitiu rastrear um catálogo de mais de 600 medicamentos quanto à atividade senolítica, identificando vários novos potenciais medicamentos terapêuticos.
Retardando o envelhecimento celular
Kono disse que encontrar maneiras de viver mais e com mais saúde provavelmente acontecerá mais cedo ou mais tarde. “Normalmente, esse tipo de coisa acontece dentro de 30 ou 40 anos, mas a pesquisa sobre envelhecimento está extremamente acelerada recentemente”, disse Kono. “Tantas pessoas inteligentes estão trabalhando nisso. Então, eu realmente espero que, em 10 ou 15 anos, possamos desenvolver algum medicamento ou algo suplementar que realmente implemente a extensão de vidas saudáveis em humanos nesse mundo real”.
A Sra. Kono disse que embora os seres humanos ainda morram, temos muito que esperar enquanto vivermos – por exemplo, não sofrer de doenças dolorosas e incuráveis até a morte. “Podemos esperar uma longevidade saudável. Esta pesquisa não estenderá sua vida útil para 400, 500 anos. Essa não é a direção de nossa pesquisa. A direção de nossa pesquisa é que você será saudável até o fim da vida”.
Kono comparou o resultado às histórias que as pessoas ouvem sobre uma pessoa idosa que simplesmente se sente “com um pouco de sono” e vai se deitar. Um tempo depois, o cônjuge entra na sala e descobre que eles faleceram, silenciosa e confortavelmente.
A Sra. Kono aponta o rato-toupeira pelado como um animal que vive saudavelmente durante toda a sua vida. O seu sistema social é como o de uma formiga ou abelha, que vive em sociedades altamente organizadas e complexas. Ele também pode viver até os 30 anos, uma expectativa de vida cerca de 10 vezes maior que a de um rato médio. Não contrai câncer e mantém a fertilidade até o fim da vida.
Existem muitos mecanismos envolvidos no motivo pelo qual o rato-toupeira-pelado vive tanto tempo e permanece com boa saúde, disse Kono, e ela pretende descobrir mais. “Uma coisa é que eles têm um mecanismo de reparo de DNA mais robusto. Outra coisa, suas células senescentes ou envelhecidas não se acumulam em seus corpos”. Ela especula ainda que suas células podem ter mais amortecimento e sofrer menos danos.
A direção inicial da pesquisa era a de matar células senescentes, disse Kono, mas isso poderia causar efeitos colaterais. Em vez disso, ela espera concentrar-se na prevenção de danos mecânicos, retardando assim a produção de células senescentes. “Então você pode manter sua saúde por mais tempo. Em última análise, é nessa direção que estou indo”.
