Geração de novas células ganglionares da retina pode tratar o glaucoma

Paula Guatimosim

Retinas dos grupos controle e KLF4 39 h, 4 dias (4D) e 10 dias (10D) após eletroporação in vitro, imunomarcadas para GFP (verde) e KLF4 (magenta); marcação nuclear (DAPI) em azul (Imagem: UFRJ)

O glaucoma é uma doença causada, frequentemente, pela elevação da pressão intraocular que provoca lesões no nervo óptico e, como consequência, comprometimento visual que se inicia na visão periférica. Quando não diagnosticado e tratado adequadamente, pode levar à cegueira. Segundo projeções da Organização Mundial da Saúde (OMS), em 2020 o glaucoma afetará 80 milhões de pessoas no mundo, dos quais dois milhões no Brasil.

A fim de investigar terapias regenerativas para doenças da retina, um grupo de pesquisadores na Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), liderado pela neurocientista Mariana Silveira, descobriu que é possível reprogramar células endógenas da retina. O fator de transcrição Klf4, que se tornou notório por seu papel na reprogramação de células somáticas em direção à pluripotência, é suficiente para alterar a potência de células progenitoras retinianas para gerar células ganglionares da retina. O biólogo Mauricio Rocha-Martins é o primeiro autor do artigo, que recebeu destaque quando publicado na revista científica Development em 9 de julho passado (https://dev.biologists.org/content/early/2019/08/08/dev.176586). A equipe também contou com a colaboração da pesquisadora Caren Norden, do Instituto Max Planck de Biologia Celular e Genética Molecular, em Dresden (Alemanha), dos professores Rafael Linden e Rodrigo Martins, ambos também da UFRJ, e de mais seis estudantes. Linden recebe apoio da FAPERJ para suas pesquisas por meio do programa Cientista do Nosso Estado. Martins também já contou com recursos da Fundação, tendo sido selecionado no programa Jovem Cientista do Nosso Estado.

Mariana Silveira explica que as células ganglionares da retina com suas projeções formam o nervo óptico, vital para que as mensagens da retina cheguem ao cérebro. A degeneração destas células e do nervo são características do glaucoma, que pode, em estágio avançado, causar cegueira irreversível. Segundo a pesquisadora, acredita-se que em países em desenvolvimento, nos quais grande parte da população não tem acesso a revisões periódicas no oftalmologista, muitas vezes o glaucoma só é diagnosticado quando já está em estágio avançado e a visão comprometida. Outra dificuldade, segundo ela, é que no glaucoma a perda de visão é progressiva, dificultando a rápida identificação do distúrbio pelo doente. O tratamento à base de colírios quando a doença ainda é inicial evita a sua evolução, mas é vitalício, o que dificulta a adesão do paciente. Diante de todas essas dificuldades, a pesquisadora acredita que a descoberta pode abrir caminho a estratégias terapêuticas, não voltadas para proteger esses neurônios de projeção, mas para promover a regeneração das células e seus axônios.

A pesquisa, que contou com apoio da FAPERJ por meio dos programas Auxílio Básico à Pesquisa (APQ 1), Pensa Rio – Apoio ao Estudo de Temas Relevantes e Estratégicos para o Estado do Rio de Janeiro, e Apoio a Projetos Temáticos no Estado do Rio de Janeiro, demonstrou em camundongos e peixes-zebra que o fator Klf4 não é essencial para geração ou diferenciação de células ganglionares da retina durante a retinogênese. No entanto, quando Klf4 é superexpresso, as células ganglionares são geradas, migram para a camada adequada da retina e projetam os axônios alinhados com os fascículos endógenos que atingem a cabeça do nervo óptico. “Notavelmente, as células ganglionares induzidas (iRGCs) sobrevivem por pelo menos 30 dias após a geração in vivo. Por isso, identificamos Klf4 como um candidato promissor para reprogramação de células da retina e regeneração de células ganglionares”, esclarece Mariana.

Maurício e Mariana: colaboração e publicação de artigo  que aponta para novas terapias regenerativas (Foto: UFRJ)

A equipe acredita que há um longo caminho em direção à terapia real, mas os resultados indicam que o programa para gerar células ganglionares pode ser reativado, o que pode abrir novas direções para terapias regenerativas. O próximo passo da pesquisa será a aplicação de modelos experimentais que mimetizem a doença para que seja tentada a reposição das células ganglionares na retina adulta. Os pesquisadores vão se concentrar tanto na melhoria do protocolo, a fim de garantir que as células ganglionares induzidas adquiram propriedades maduras, quanto direcionar essa estratégia para as células gliais da retina, cuja capacidade de regenerar células ganglionares foi perdida em mamíferos através da evolução, mas é observada em peixes.

A pesquisadora conta que ela e o pesquisador Maurício Rocha-Martins ficaram muito animados quando viram o primeiro resultado da superexpressão de Klf4 nos progenitores retinianos tardios – que têm um potencial neurogênico restrito –, que mostrava a reaquisição da potência para gerar células ganglionares da retina. Ocorreu que em vez de se posicionar na camada de fotorreceptores, onde a maioria dessas células deveria estar em condições normais, esse fator de transcrição levou a progênie das células progenitoras a se moverem para a região das células ganglionares da retina e projetar axônios em direção ao nervo óptico, explica ela.

Mariana iniciou sua carreira como técnica em Biotecnologia, antes da graduação na UFRJ. Embora sua graduação tenha sido em Microbiologia e Imunologia, a neurociência despertou seu interesse durante o doutorado no Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho (IBCCF/UFRJ). Ali, passou a investigar a neuroquímica e neurobiologia molecular da retina e iniciou seus estudos sobre a o papel de neuropeptídeos na retina em desenvolvimento e madura. Em seu pós-doutorado na Universidade de Vermont (EUA), ela foi atraída pela família Klf de fatores de transcrição antes mesmo de Klf4 se tornar famoso como um dos fatores Yamanaka. Esta nomenclatura homenageia o professor Shinya Yamanaka, que descobriu a capacidade da célula adulta recuperar sua capacidade pluripotente embrionária, através da expressão de quatro fatores de transcrição, o que lhe rendeu o Prêmio Nobel de Fisiologia do ano de 2012. A descoberta abriu de vez o caminho para pesquisas com células-tronco.

Com mestrado e doutorado em Ciências Biológicas-Biofísica, o biólogo Mauricio Rocha-Martins estava certo de seguir carreira de entomologista, mas com o tempo seu interesse pela biologia do desenvolvimento foi aumentando, em particular em como as diferentes etapas da formação de embriões e órgãos são coordenadas no tempo. “A ideia de um relógio interno que determina quando diferentes tipos de células são gerados realmente me fascinou”, revela o pesquisador. Mas foi no Instituto de Biofísica da UFRJ, quando conheceu Mariana, que descobriu um ótimo sistema para estudar o controle temporal do desenvolvimento: a retina de vertebrados. “Os neurônios da retina se encaixam em seis categorias distintas e são gerados em uma ordem padronizada. A ordem e as janelas predefinidas da especificação de cada tipo de célula fazem da retina um excelente sistema para estudar os mecanismos subjacentes à progressão temporal”, diz Rocha-Martins.

Há cinco meses em missão científica em Portugal, Mariana Silveira confessa estar preocupada com as dificuldades por que passa o Brasil e com a falta de investimento em ciência e tecnologia. Da equipe de dez pessoas envolvidas neste trabalho, dos quais três pesquisadores e seis alunos, apenas uma aluna – a mais jovem – continua no País. “Está sendo muito difícil darmos continuidade às pesquisas no Brasil”, desabafa. Em Portugal, seus esforços em diversificar sua pesquisa, obter novas fontes de financiamento e reciclar conhecimentos começam a dar resultados. Em recente congresso na cidade do Porto, sua investigação despertou o interesse de uma pesquisadora americana e, de acordo com Mariana, há possibilidade de elas trabalharem em conjunto.