Algumas células podem entrar em um “terceiro estado que está além dos limites tradicionais da vida e da morte”. Veja como.
Vida e morte são tradicionalmente vistos como opostos. Mas o surgimento de novas formas de vida multicelulares a partir das células de um organismo morto introduz uma “terceiro estado” que está além dos limites tradicionais da vida e da morte.
Geralmente, os cientistas consideram a morte como o parada irreversível do funcionamento de um organismo como um todo. No entanto, práticas como a doação de órgãos destacam como órgãos, tecidos e células podem continuar a funcionar mesmo após a morte de um organismo. Essa resiliência levanta a questão: Quais mecanismos permitem que certos células continuar trabalhando depois que um organismo morre?
Somos pesquisadores que investigar o que acontece dentro organismos depois que morrem. Em nosso revisão publicada recentementedescrevemos como certas células — quando fornecidas com nutrientes, oxigênio, bioeletricidade ou sinais bioquímicos — têm a capacidade de transformar-se em organismos multicelulares com novas funções após a morte.
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Vida, morte e surgimento de algo novo
O terceiro estado desafia a forma como os cientistas normalmente entendem o comportamento celular. Enquanto as lagartas se metamorfoseiam em borboletasou girinos evoluindo para sapospodem ser transformações de desenvolvimento familiares, há poucos casos em que os organismos mudam de maneiras que não são predeterminadas. Tumores, organoides e linhas celulares que podem se dividir indefinidamente em uma placa de Petri, como Células HeLanão são considerados parte do terceiro estado porque não desenvolvem novas funções.
Os Xenobots também são capazes de executar auto-replicação cinemáticao que significa que eles podem replicar fisicamente sua estrutura e função sem crescer. Isso difere de processos de replicação mais comuns que envolvem crescimento dentro ou sobre o corpo do organismo.
Pesquisadores também descobriram que células pulmonares humanas solitárias podem se automontar em organismos multicelulares em miniatura que podem se mover. Esses antrobots comportam-se e são estruturados de novas maneiras. Eles não são apenas capazes de navegar em seus arredores, mas também de reparar a si mesmos e células neuronais lesionadas colocadas nas proximidades.
Tomadas em conjunto, essas descobertas demonstram a plasticidade inerente dos sistemas celulares e desafiam a ideia de que células e organismos podem evoluir apenas de maneiras predeterminadas. O terceiro estado sugere que a morte organismal pode desempenhar um papel significativo em como a vida se transforma ao longo do tempo.
Condições post-mortem
Vários fatores influenciam se certas células e tecidos podem sobreviver e funcionar após a morte de um organismo. Isso inclui condições ambientais, atividade metabólica e técnicas de preservação.
Diferentes tipos de células têm tempos de sobrevivência variados. Por exemplo, em humanos, glóbulos brancos morrem entre 60 e 86 horas após a morte do organismo. Em camundongos, células musculares esqueléticas podem crescer novamente após 14 dias post-mortem, enquanto as células fibroblastos de ovelha e cabras pode ser cultivado até um mês ou mais após a morte.
A atividade metabólica desempenha um papel importante na capacidade das células de continuarem sobrevivendo e funcionando. Células ativas que requerem um suprimento contínuo e substancial de energia para manter sua função são mais difíceis de cultivar do que células com menores requisitos de energia. Técnicas de preservação como a criopreservação pode permitir que amostras de tecido, como a medula óssea, funcionem de forma semelhante às de fontes de doadores vivos.
Mecanismos inerentes de sobrevivência também desempenham um papel fundamental na sobrevivência das células e dos tecidos. Por exemplo, os pesquisadores observaram um aumento significativo na atividade de genes relacionados ao estresse e genes relacionados ao sistema imunológico após a morte do organismo, provavelmente para compensar a perda de homeostase. Além disso, fatores como trauma, infecção e o tempo decorrido desde a morte afetam significativamente a viabilidade dos tecidos e células.
Fatores como idade, saúde, sexo e tipo de espécie moldam ainda mais a paisagem post-mortem. Isso é visto no desafio de cultivar e transplantar células das ilhotas metabolicamente ativasque produzem insulina no pâncreas, de doadores para receptores. Pesquisadores acreditam que processos autoimunes, altos custos de energia e a degradação de mecanismos de proteção podem ser a razão por trás de muitas falhas de transplante de ilhotas.
Como a interação dessas variáveis permite que certas células continuem funcionando após a morte de um organismo permanece obscuro. Uma hipótese é que canais e bombas especializadas embutidas nas membranas externas das células servem como circuitos elétricos intrincados. Esses canais e bombas geram sinais elétricos que permitem que as células se comuniquem entre si e executem funções específicas, como crescimento e movimento, moldando a estrutura do organismo que formam.
A extensão em que diferentes tipos de células podem sofrer transformação após a morte também é incerta. Pesquisas anteriores descobriram que genes específicos envolvidos em estresse, imunidade e regulação epigenética são ativados após a morte em ratos, peixe-zebra e pessoassugerindo amplo potencial de transformação entre diversos tipos de células.
Implicações para a biologia e a medicina
O terceiro estado não só oferece novos insights sobre a adaptabilidade das células. Ele também oferece perspectivas para novos tratamentos.
Por exemplo, antrobots poderiam ser originados do tecido vivo de um indivíduo para administrar medicamentos sem desencadear uma resposta imune indesejada. Antrobots projetados injetados no corpo poderiam potencialmente dissolver placas arteriais em pacientes com aterosclerose e remover o excesso de muco em pacientes com fibrose cística.
É importante destacar que esses organismos multicelulares têm uma vida útil finita, degradando-se naturalmente após quatro a seis semanas. Esse “interruptor de segurança” impede o crescimento de células potencialmente invasivas.
Uma melhor compreensão de como algumas células continuam a funcionar e se metamorfoseiam em entidades multicelulares algum tempo após a morte de um organismo é promissora para o avanço da medicina personalizada e preventiva.
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