Um dia, o Prof. Eldad Tzahor olhou em um microsca³pio em seu laboratório e viu um bife. Como parte da pesquisa de Tzahor sobre a reparação do tecido muscular, o Dr. Tamar Eigler, um pa³s-doutorado em seu laboratório no Instituto de Ciência Weizmann, estava fazendo experiências com células-tronco musculares em cultura. Um desses experimentos produziu a visão surpreendente que apareceu diante dos olhos de Tzahor: as células começam a se fundir em pequenas fibras que engrossaram rapidamente, em horas criando grandes fibras musculares semelhantes a s da carne cortada inteira.

Para desvendar a cadeia de eventos moleculares por trás dessa rápida transformação, Tzahor e Eigler, ambos do Departamento de Biologia Celular e Molecular, se uniram ao Dr. Ori Avinoam do Departamento de Ciências Biomoleculares, que estuda a fusão canãlula a canãlula . Essa cadeia comea§a com a exposição de células-tronco musculares, chamadas mioblastos, a uma pequena molanãcula que bloqueia uma enzima chamada ERK. O bloqueio faz com que essas células comecem a se diferenciar e se fundir em fibras minaºsculas, e leva a  ativação de outra enzima, CaMKII, que acaba desencadeando uma fusão e expansão macia§a do mioblasto. Essas descobertas estãosendo publicadas hoje na Developmental Cell .

"Uma vez que todos os maºsculos em nosso corpo e os de outros animais, incluindo gado, são produzidos pelos mesmos processos biola³gicos, nossas descobertas podem ser aplica¡veis ​​tanto ao estudo da regeneração muscular quanto a  produção de carne cultivada", diz Tzahor.

Os mioblastos são formados no embria£o, mas uma pequena fração dessas células permanece no topo das fibras musculares ao longo de nossa vida, embora seu número diminua com a idade. Quando um maºsculo élesado, essas células-tronco são as responsa¡veis ​​por sua reparação e regeneração. Para iniciar o processo de reparo, essas células devem parar de se dividir para que possam amadurecer e comea§ar a se fundir umas com as outras e com o tecido muscular lesado.

"Descobrir o que regula a fusão dos mioblastos écrucial para a compreensão do reparo muscular", diz Eigler. "Sem fusão não háregeneração."

Experimentos conduzidos por Eigler de fato sugerem que a via recanãm-descoberta que leva a  fusão de mioblastos pode estar envolvida na regeneração muscular. Quando Eigler criou camundongos geneticamente modificados que não tinham a enzima final dessa via, CaMKII, esses camundongos demoraram mais para reparar uma lesão muscular do que aqueles cujos corpos produziram a enzima.

A nova abordagem permitiu aos cientistas observar como a fusão progride ao longo do tempo. Suas observações apoiam a noção de que a fusão ocorre em esta¡gios prima¡rios e secunda¡rios distintos - algo que antes era mostrado em moscas-das-frutas, mas não em vertebrados. "No esta¡gio prima¡rio, os mioblastos de núcleo aºnico se fundem para formar miotubos, que tem dois ou três núcleos", explica Avinoam. “No esta¡gio secunda¡rio, a fusão entra em alta velocidade, a  medida que o resto dos mioblastos são atraa­dos para se fundir com os miotubos já formados, criando fibras musculares que contem dezenas ou mesmo centenas de núcleos. A maior parte da fusão ocorre durante esse esta¡gio secunda¡rio. . "

Va­deos de lapso de tempo mostram que o processo de fusão entra no esta¡gio secunda¡rio 12 a 16 horas depois que as células são expostas a  molanãcula bloqueadora de ERK. a‰ quando o processo decola repentinamente, acelerando enormemente. Nas próximas 12 horas ou mais, as fibras se fundem furiosamente em maºsculos carnudos.

O fato de todos os mioblastos em uma placa de laboratório comea§arem a se fundir de maneira sincronizada sugere que eles podem estar seguindo um programa embutido para fazer maºsculos. E isso, por sua vez, sugere que os processos observados em laboratório imitam de perto a maneira como as fibras musculares se fundem no corpo.

Em experimentos de acompanhamento, os pesquisadores mostraram que a via ERK-para-CaMKII conduz a diferenciação e fusão muscular em mioblastos cultivados retirados de várias espanãcies de animais de fazenda, incluindo galinhas, vacas e ovelhas. As conclusaµes do estudo podem, portanto, ajudar a acelerar a produção de carne cultivada, reduzindo seu custo.

Uma nova empresa inicial, a ProFuse Technology, foi lana§ada recentemente para desenvolver as descobertas para uso na indústria de tecnologia de alimentos. A Yeda Research and Development Company, braa§o de transferaªncia de tecnologia do Instituto Weizmann, concedeu a  empresa direitos exclusivos sobre essa tecnologia e a patente que cobre essa pesquisa.

Ha¡ um a¢ngulo hista³rico do Instituto Weizmann para essa pesquisa: um dos fundadores do estudo do crescimento muscular, o falecido Prof. David Yaffe, havia sido um cientista Weizmann. As culturas de mioblastos que ele desenvolveu na década de 1960 para explorar a diferenciação e fusão dessas células tem sido usadas por décadas por cientistas em todo o mundo. Agora, cerca de sessenta anos depois, a nova e eficiente forma de induzir tal diferenciação e fusão descoberta pelos cientistas de Weizmann pode avana§ar muito em estudos futuros no campo.

Os participantes do estudo inclua­ram Giulia Zarfati, Dra. Sansrity Sinha e Dra. Nadav Segev do laboratório de Avinoam; Emmanuel Amzallag, Avraham Shakked e Dr. Kfir-Baruch Umansky do laboratório de Tzahor; Yishaia Zabary e o Dr. Assaf Zaritsky da Universidade Ben-Gurion do Negev; Dr. Eyal D. Schejter do Departamento de Genanãtica Molecular de Weizmann; e Dr. Douglas P. Millay, da University of Cincinnati College of Medicine.