Os olhos humanos são complexos e irreparáveis, mas são estruturalmente semelhantes aos do caracol-maçã de água doce, que consegue regenerar completamente os seus olhos. Alice Accorsi, professora assistente de biologia molecular e celular na Universidade da Califórnia, em Davis, estuda como esses caracóis regeneram os seus olhos — para, eventualmente, ajudar a restaurar a visão em pessoas com lesões oculares.
Num novo estudo publicado na Nature Communications, Accorsi mostra que os olhos do caracol-maçã e os olhos humanos partilham muitas características anatómicas e genéticas.
“Os caracóis-maçã são organismos extraordinários”, disse Accorsi. “Oferecem uma oportunidade única para estudar a regeneração de órgãos sensoriais complexos. Antes disso, não tínhamos um sistema para estudar a regeneração completa dos olhos.”
A sua equipa também desenvolveu métodos para editar o genoma do caracol-maçã, o que lhes permitirá explorar os mecanismos genéticos e moleculares por trás da regeneração ocular.
Um caracol que não é tão lento assim
O caracol-maçã dourado (Pomacea canaliculata) é uma espécie de caracol de água doce da América do Sul. Atualmente, é invasivo em muitos lugares do resto do mundo, mas Accorsi disse que as mesmas características que tornam os caracóis-maçã tão invasivos também os tornam bons animais para trabalhar em laboratório.
“Os caracóis-maçã são resistentes, o seu tempo de geração é muito curto e têm muitos filhotes”, explica.
Além de serem fáceis de criar em laboratório, os caracóis-maçã têm olhos do tipo «câmara» — o mesmo tipo que os humanos.
Os caracóis são conhecidos há séculos pelas suas capacidades regenerativas — em 1766, um investigador observou que os caracóis de jardim decapitados podem regenerar a cabeça inteira. No entanto, Accorsi é a primeira a aproveitar esta característica na investigação regenerativa.
“Quando comecei a ler sobre isso, perguntei-me: por que é que ninguém ainda usa caracóis para estudar a regeneração?”, disse Accorsi. “Acho que é porque ainda não tínhamos encontrado o caracol perfeito para estudar, até agora. Muitos outros caracóis são difíceis ou muito lentos de reproduzir em laboratório, e muitas espécies também passam por metamorfose, o que representa um desafio extra.”
Olhos como uma câmara
Existem muitos tipos de olhos no reino animal, mas os olhos do tipo câmara são conhecidos por produzirem imagens de alta resolução. Eles consistem numa córnea protetora, uma lente para focar a luz e uma retina que contém milhões de células fotorreceptoras que detetam a luz. Eles são encontrados em todos os vertebrados, algumas aranhas, lulas e polvos, e alguns caracóis.
Usando uma combinação de dissecações, microscopia e análise genómica, a equipa de Accorsi mostrou que os olhos do caracol-maçã são anatomicamente e geneticamente semelhantes aos olhos humanos.
“Trabalhamos muito para mostrar que muitos genes que participam no desenvolvimento do olho humano também estão presentes no caracol”, disse Accorsi. “Após a regeneração, a morfologia e a expressão genética do novo olho são praticamente idênticas às do original.”
Como regenerar um olho
Então, como os caracóis regeneram os seus olhos após a amputação? Os investigadores demonstraram que o processo leva cerca de um mês e consiste em várias fases. Primeiro, a ferida deve cicatrizar para evitar infeções e perda de fluidos, o que geralmente leva cerca de 24 horas. Em seguida, células não especializadas migram e proliferam na área. Ao longo de cerca de uma semana e meia, essas células especializam-se e começam a formar estruturas oculares, incluindo a lente e a retina. Ao 15.º dia após a amputação, todas as estruturas do olho estão presentes, incluindo o nervo ótico, mas essas estruturas continuam a amadurecer e a crescer durante várias semanas.
“Ainda não temos evidências conclusivas de que eles podem ver imagens, mas anatomicamente, têm todos os componentes necessários para formar uma imagem”, disse Accorsi. “Seria muito interessante desenvolver um ensaio comportamental para mostrar que os caracóis podem processar estímulos usando os seus novos olhos da mesma forma que faziam com os olhos originais. É algo em que estamos a trabalhar.”
A equipa também investigou quais genes estavam ativos durante o processo de regeneração. Eles mostraram que, imediatamente após a amputação, os caracóis tinham cerca de 9.000 genes que eram expressos em taxas diferentes em comparação com os olhos normais de caracóis adultos. Após 28 dias, 1.175 genes ainda eram expressos de forma diferente no olho regenerado, o que sugere que, embora os olhos pareçam totalmente desenvolvidos após um mês, a maturação completa pode levar mais tempo.
Genes para a regeneração
Para compreender melhor como os genes regulam a regeneração, Accorsi desenvolveu métodos para editar o genoma dos caracóis usando CRISPR-Cas9.
“A ideia é que mutamos genes específicos e depois vemos o efeito que isso tem no animal, o que pode ajudar-nos a compreender a função de diferentes partes do genoma”, disse Accorsi.
Como primeiro teste, a equipa utilizou o CRISPR/Cas9 para mutar um gene chamado pax6 em embriões de caracóis. O pax6 é conhecido por controlar o desenvolvimento e a organização do cérebro e dos olhos em humanos, ratos e moscas-das-frutas. Tal como os humanos, os caracóis têm duas cópias de cada gene – uma de cada progenitor. Os investigadores demonstraram que quando os caracóis-maçã têm duas versões não funcionais do pax6 , desenvolvem-se sem olhos, o que demonstra que o pax6 também é essencial para o desenvolvimento inicial dos olhos em caracóis-maçã.
Accorsi já está a trabalhar na próxima etapa: testar se o pax6 também desempenha um papel na regeneração ocular. Para determinar isso, os investigadores precisarão mutar ou desativar o pax6 em caracóis adultos e, em seguida, testar a sua capacidade regenerativa.
A cientista também está a investigar outros genes relacionados aos olhos, incluindo genes que codificam partes específicas do olho, como o cristalino ou a retina, e genes que controlam o pax6 .
“Se encontrarmos um conjunto de genes importantes para a regeneração ocular, e esses genes também estiverem presentes em vertebrados, em teoria poderíamos ativá-los para permitir a regeneração ocular em humanos”, disse Accorsi.
Outros autores do estudo são Asmita Gattamraju, da UC Davis, e Brenda Pardo, Eric Ross, Timothy J. Corbin, Melainia McClain, Kyle Weaver, Kym Delventhal, Jason A. Morrison, Mary Cathleen McKinney, Sean A. McKinney e Alejandro Sanchez Alvarado, do Instituto Stowers de Pesquisa Médica. Accorsi realizou a maior parte da pesquisa para este estudo no Instituto Stowers de Pesquisa Médica, onde trabalhou como pesquisadora de pós-doutorado antes de ingressar na UC Davis em 2024.
O estudo foi financiado pelo Instituto Médico Howard Hughes, pela Sociedade de Biologia do Desenvolvimento, pela Associação Americana de Anatomia e pelo Instituto Stowers de Pesquisa Médica.
Artigo original aqui https://www.ucdavis.edu/news/snails-eyes-grow-back-could-they-help-humans-do-same
