"O que vocêquer ser quando crescer?" éuma pergunta que parece que toda criana§a faz. Alguns poucos precoces podem responder "um médico" ou "um astronauta", mas a maioria provavelmente sorrira¡ e encolhera¡ os ombros. Mas muito antes que uma criana§a pudesse compreender a questãoou o conceito de escolher seu pra³prio caminho na vida - enquanto eles eram um embria£o, na verdade - as próprias células-tronco da criana§a estavam se perguntando a mesma coisa. As células-tronco são células que ainda não escolheram um destino especializado, como se tornar um neura´nio ou gla³bulo branco. Em algum ponto, cada canãlula-tronco decide o que seráquando "crescer", e essas decisaµes são momentos cra­ticos no desenvolvimento de qualquer organismo.

No laboratório de Marianne Bronner , Albert Billings Ruddock Professor de Biologia e Engenharia Biola³gica, os pesquisadores se concentram em uma população particular de células-tronco, chamada de crista neural, que éencontrada ao longo do eixo cabea§a-cauda do organismo. Essas células tem a capacidade de se diferenciar em maºsculo carda­aco, partes do esqueleto facial e outros tipos de tecido. Agora, usando embriaµes de galinha, uma equipe de pesquisadores do laboratório Bronner descobriu como um gene chamado Hmga1 ajuda a formação de células da crista neural no embria£o inicial.

Um artigo que descreve essa pesquisa aparece na revista eLife . O aluno de pós-graduação Shashank Gandhi éo primeiro autor do artigo.

Cada canãlula de um embria£o em desenvolvimento contanãm uma ca³pia de todo o genoma do organismo - uma enorme quantidade de informações na forma de material genanãtico. O genoma contido em cada canãlula éo manual de instruções completo para construir e manter a função de todo o organismo. Neste manual de instruções, hácapa­tulos de genes, como "Como se tornar um neura´nio" e "Então vocêquer ser um maºsculo".

Dependendo do que a canãlula escolher, ela deve seguir uma programação e processos específicos.

A protea­na HMGA1 (codificada pelo gene Hmga1 ) ajuda a canãlula a iniciar esses processos, ligando ou desligando vários outros genes conforme necessa¡rio. Nesta nova pesquisa, a equipe descobriu que o HMGA1 desempenha dois papanãis exclusivos em diferentes pontos do desenvolvimento do embria£o.

Primeiro, a equipe descobriu que HMGA1 énecessa¡rio para controlar a expressão de um gene chamado Pax7 , que, o laboratório de Bronner havia mostrado anteriormente, énecessa¡rio para a formação de células da crista neural; sem esse gene, as células se transformam em células do sistema nervoso central.

Depois de se formarem, as células da crista neural precisam ser capazes de migrar da linha central do corpo onde se originam, chamada de tubo neural, para outras partes do embria£o, como o coração e o rosto. Neste novo estudo, a equipe descobriu que HMGA1 também regula um gene chamado Wnt1 , que éconhecido por controlar a capacidade das células da crista neural de se separarem corretamente do tubo neural para iniciar sua migração.

Tomados em conjunto, os resultados sugerem que o HMGA1 tem um papel duplo nas células-tronco: ele orquestra tanto a formação de células da crista neural quanto o ini­cio da migração da crista neural.

Curiosamente, embora esta pesquisa mostre que o Hmga1 énecessa¡rio para o desenvolvimento embriona¡rio sauda¡vel, o gene foi separadamente implicado em ca¢nceres como melanoma e neuroblastoma. "Muitos dos genes que são ativados no desenvolvimento são redistribua­dos no câncer de forma anormal", diz Bronner, que também édiretor do Instituto Beckman da Caltech. "Vimos que o processo pelo qual as células da crista neural se tornam migrata³rias anã, na verdade, semelhante a como as células cancerosas sofrem meta¡stases."

"Quando essas coisas da£o errado, vocêobtanãm defeitos de nascena§a", diz Bronner. "O que eu acho tão fascinante éque o embria£o éum sistema de automontagem. Estudar fatores como HMGA1 éempolgante porque épossí­vel que pequenas mutações nesses fatores em esta¡gios iniciais sejam suficientes para alterar o equila­brio e causar problemas para o adulto pessoa em um futuro distante. O sistema érobusto e pode se autocorrigir e o embria£o ainda pode se desenvolver, mas talvez essa pessoa seja mais propensa a desenvolver melanoma ou outros tipos de ca¢ncer. a‰ complicado, mas apenas porque não entendemos totalmente. Cada pequena pea§a de pesquisa contribui para completar o quebra-cabea§a. "

"O que acho incra­vel sobre este sistema especa­fico éque o embria£o desenvolveu uma maneira de usar o mesmo gene para fazer duas funções distintas, que são igualmente importantes para o desenvolvimento da crista neural", diz Gandhi. "Nossas descobertas não seriam possa­veis sem a tecnologia e colaboração com o Single Cell Profiling and Engineering Center do Beckman Institute."

Gandhi observa que este artigo começou como parte de um projeto de bolsa de estudos de graduação de vera£o (SURF) para Krystyna Maruszko, que também écapita£ do time de va´lei feminino do Caltech. "Krystyna era apenas uma caloura quando começou a trabalhar neste projeto. Ela conseguiu um SURF duas vezes e atétrabalhou duro no laboratório durante o ano letivo, e agora temos uma bela história cienta­fica que saiu do projeto", diz ele . "O programa Caltech SURF éuma oportunidade incra­vel e incentivo todos os alunos de graduação a aproveita¡-lo durante seu tempo aqui na Caltech."