A minúscula e imortal hidra é um animal de água doce que pode regenerar um animal inteiramente novo, com apenas a menor lasca de seu corpo. Geralmente, ele faz isso perfeitamente: um pé, um corpo comprido e magro e uma cabeça com tentáculos.
Mas com um único ajuste genético, os pesquisadores podem criar hidras monstruosas que brotam cabeças totalmente funcionais por todo o corpo - apropriadas para um animal nomeado para um monstro grego antigo que tinha algo entre seis e nove cabeças.
Essas hidras de muitas cabeças não são apenas um truque da ciência louca. Pela primeira vez, os pesquisadores descobriram o que mantém a regeneração da cabeça da hidra sob controle. As descobertas podem informar tudo, desde estudos sobre desenvolvimento humano até pesquisas sobre câncer.
A busca por um interruptor
Embora as hidras sejam animais simples, regredir partes do corpo não é uma conquista menor. A cada regeneração, o animal precisa organizar seu plano corporal para que apenas uma cabeça acabe em cima e apenas um pé, ou disco basal, brote no fundo. Os pesquisadores tiveram algumas das peças deste quebra-cabeça. Eles conheciam o gene Wnt3 é crucial para estimular o crescimento da cabeça. Eles também sabiam que deveria haver alguma verificação molecular Wnt3. Sem essa inibição, a hidra simplesmente cresceria de cabeça para baixo. Eles também sabiam que um receptor específico e ativador genético, chamado beta-catenina / TCF, eram ativados por Wnt3 para iniciar o processo de crescimento da cabeça.
Mas eles estavam perdendo o interruptor "off". Algo, eles sabiam, tinha que impedir que a hidra crescesse cabeça após cabeça após cabeça, disse Brigitte Galliot, professora de genética e evolução da Universidade de Genebra.
Então Galliot e seus colegas foram caçar. Eles começaram com um parente próximo de hidras, planárias ou vermes chatos, que também se regeneram. No genoma planariano, eles encontraram 440 genes que se tornam menos ativos quando os sinais de beta-catenina / TCF foram bloqueados, dando-lhes um ponto de partida para a busca de outros genes envolvidos nesse ciclo. Desses, 124 também existiam no genoma da hidra.
Desses, eles encontraram apenas cinco genes que são mais ativos no topo do corpo tubular da hidra e menos ativos no pé, o que significa que precisavam ser específicos para o crescimento da cabeça. Entre os cinco, eles procuraram genes que se tornaram cada vez mais ativos durante a regeneração. Restaram três: Wnt3, Wnt5 e um gene chamado Sp5.
Um equilíbrio cuidadoso
A equipe já sabia que Wnt3 e Wnt5 deu início ao processo de crescimento da cabeça. Então eles se concentraram em Sp5. Eles logo descobriram que a beta-catenina / TCF estimula a atividade de Sp5 - mas Sp5 também reduz os sinais de beta-catenina / TCF, reprimindo Wnt3.
Isso pode parecer um pouco estranho, mas era exatamente o que os pesquisadores estavam procurando: um composto que pudesse travar em um circuito de feedback descontrolado. Para verificar seu trabalho, eles cultivaram hidras projetadas para não expressar a Sp5 gene.
"Em 100 desses animais você tem cabeças ectópicas", disse Galliot à Live Science. "O que é realmente incrível."
O que acontece, Galliot e seus colegas relataram hoje (19 de janeiro) na revista Nature Communications, é que quando uma hidra precisa de uma nova cabeça, ela libera Wnt3, que se apega à beta-catenina / TCF, que ativa um monte de genes, incluindo mais Wnt3 e Sp5. Sem Sp5, a Wnt3 mantém o ciclo funcionando, e toneladas de cabeças aparecem por toda a hidra em regeneração. Galliot disse que essas cabeças são totalmente funcionais. Eles têm um sistema nervoso e tentáculos e uma boca em funcionamento.
Quando Sp5 está na imagem, como na natureza, liga-se a Wnt3, impedindo que o ativador encontre e se ligue à beta-catenina / TCF. Na falta de Wnt3, beta-catenina / TCF para de enviar "faça uma cabeça!" mensagens e apenas uma cabeça cresce.
Galliot disse que o processo tem tudo a ver com o equilíbrio entre ativação e repressão. E é aí que as coisas ficam interessantes. Acontece que Wnt3 não é apenas em minhocas, hidras e outros animais simples e regeneradores. Também está em mamíferos, incluindo humanos. O gene parece afetar o desenvolvimento embrionário, o que significa que a compreensão de sua função pode ajudar os cientistas a entender o que controla o desenvolvimento humano inicial. Wnt3 também é um fator crucial para alguns tipos de câncer, disse Galliot. Pode ser que Sp5 manipulação poderia impedir a proliferação de tais cânceres, disse ela.
Esse tipo de pesquisa médica ainda está longe no futuro, mas as cabeças de tentáculos da hidra apontam o caminho, disse Galliot.
"O que aprendemos com organismos simples como esse nos diz que tipo de teste podemos fazer em mamíferos para entender melhor", disse ela. "Isso nos dá uma direção."
