O desenvolvimento de células B, glóbulos brancos que produzem anticorpos, segue uma progressão de estágios: progenitores linfóides comuns, células pré-pró-B, células pró-B, células pré-B, células B imaturas e, em seguida, células B mais maduras e especializadas. células. No momento em que o desenvolvimento atinge o estágio pró-B, a célula está fadada a permanecer uma célula B em vez de outro tipo de célula.
Mas investigadores da Escola de Medicina Veterinária e da Escola de Medicina Perelman descobriram que a eliminação de YY1 nas células pró-B prejudica este compromisso de linhagem, permitindo uma plasticidade invulgar na formação de células sanguíneas. YY1 é um fator de transcrição onipresente que é capaz de funções de ativação e repressão e desempenha papéis significativos na proliferação e replicação celular, no reparo do DNA e no desenvolvimento de embriões.
Eles descobriram que as células pró-B knockout para YY1 podem gerar células da linhagem T – que ajudam as células B a produzir anticorpos – in vitro e em um modelo de camundongo. Suas descobertas são publicadas na revista Genes e Desenvolvimento.
“Os dados foram melhores do que a minha fantasia mais louca”, diz o autor sênior Michael Atchison, professor de ciências biomédicas na Penn Vet. Ele diz sobre o YY1: “Uma vez que é expresso em todos os lugares e está envolvido com tantas linhagens, o potencial para a medicina regenerativa é bastante elevado”.
Ele prevê a capacidade de derrubar temporariamente YY1, empurrar as células em outra direção e, em seguida, remover o bloco para que agora haja uma nova linhagem. As células musculares, por exemplo, poderiam ser reimplantadas num paciente com uma doença muscular.
“Embora a plasticidade da linhagem de células B tenha sido observada após a eliminação de vários fatores de transcrição específicos da linhagem”, escrevem os autores, “YY1 é único por ser um fator de transcrição onipresente expresso em todos os tipos de células, sugerindo um mecanismo potencialmente universal de comprometimento da linhagem”.
Atchison diz que, logo depois de ingressar na Penn Vet como professor assistente em 1989, um de seus alunos de pós-graduação clonou YY1. Foi uma época em que era chocante que um factor de transcrição pudesse activar alguns genes enquanto reprimia a expressão de outros, diz ele. Vários laboratórios publicaram sobre isso simultaneamente há mais de 30 anos, e outro pesquisador chamou o fator de transcrição de Yin Yang 1 por causa dessa dupla função.
Atchison diz que a base para este artigo começou há quase uma década, com um ex-pesquisador de pós-doutorado que, analisando dados de sequenciamento de RNA, teve a ideia de que células pró-B knockout para YY1 poderiam se transformar em células T. Sarmistha Banerjee, primeira autora do artigo, assumiu este trabalho como pesquisadora sênior na Penn.
Os pesquisadores eliminaram o YY1 com CRE baseado em Mb1. CRE é uma proteína que pode deletar DNA e Mb1 é um promotor que impulsiona a expressão de CRE em células pró-B.
“Vimos esta transição acontecer de B para T e pensámos que seria uma transição gradual, mas houve alguns genes de aspecto estranho que foram expressos nas células T maduras que se desenvolveram”, diz Atchison. O co-autor Joshua Rhoades, um bioinformático, sugeriu fazer o sequenciamento de RNA unicelular, que Atchison diz “acabou sendo realmente transformador. Então vimos todos esses outros tipos de células surgindo”.
Os dados de sequenciamento mostraram que, à medida que as células pró-B knockout para YY1 se desenvolveram em cultura, 85% foram identificadas como células monocíticas ou dendríticas, que estão envolvidas na apresentação de antígenos às células B e T para montar uma resposta imune, enquanto apenas 3% foram identificadas como Células T. Mas a incubação durante três semanas resultou na regulação negativa da maioria destes genes de linhagem alternativa e no aumento da expressão de genes da linhagem T.
“Uma descoberta muito útil, perspicaz e inesperada foi que enquanto estávamos empurrando essas células B para células T, no ambiente apropriado de células T, observamos que durante essa transição (no meio do caminho) elas estavam produzindo muitos outros tipos de células”, disse ele. diz a coautora Sarah Naiyer, pesquisadora associada em imunologia na Penn. Ela diz: “Como mostramos que Notch, um receptor em uma via de sinalização celular altamente conservada, estava envolvido no processo, isso pode significar que é o gradiente de sinalização Notch que é necessário para produzir esses outros tipos de células durante a fase inicial, enquanto também inibindo sua diferenciação durante os estágios posteriores, empurrando-os para as células T”.
Atchison diz que foi satisfatório ver esses resultados replicados in vivo. “Está chegando muito perto do que fantasiamos sobre como o genoma mudou quando você nocauteou YY1 e por que isso permite que as células fiquem menos comprometidas com uma linhagem e possam ser empurradas para outra direção”, diz ele.
Olhando para o futuro, a montanha de dados que a equipa acumulou “pode ser explorada durante muito tempo para ver o que acontece quando se elimina YY1”, diz Atchison. “Analisamos um pequeno número de genes, mas há 20 mil genes no genoma e há muito que podemos fazer apenas com os dados que temos”.
Outra via de pesquisa seria ver quão bem o nocaute de YY1 funciona em outros tipos de células e tecidos, e outra seria ver se as células T ainda poderiam se mover para outra linhagem.
Michael Atchison é professor do Departamento de Ciências Biomédicas, diretor do VMD-Ph.D. Programa e diretor do Programa de Pesquisa de Verão do NIH/Boehringer-Ingelheim na Escola de Medicina Veterinária da Universidade da Pensilvânia.
Sarmistha Banerjee é ex- pesquisador do Laboratório Atchison da Penn Vet.
Sarah Naiyer é pesquisadora associada em imunologia na Penn Vet.
Joshua Rhoades é bioinformático da Penn Vet.
Os outros coautores são Nasreen Bano, Dawei Dong, Suchita Hodawadekar e Sulagna Sanyal, da Penn Vet; e David Allman e Anupam Banerjee, do Departamento de Patologia e Medicina Laboratorial da Perelman School of Medicine.
Este trabalho foi apoiado pelos Institutos Nacionais de Saúde (bolsas R01AI162879, R01AI155540, R01AI139123 e R01AI175185) e um prêmio Aspire da Mark Foundation for Cancer Research.
