Para salvar o rinoceronte branco do norte da extinção, a equipe BioRescue está correndo para criar óvulos e espermatozóides cultivados em laboratório da subespécie criticamente ameaçada. A equipe agora relatou um marco no Science Advances : eles geraram células germinativas primordiais a partir de células-tronco – uma inovação mundial.

Por Max Delbrück Centro de Medicina Molecular com informações de Phys.

Najin, de 33 anos, e sua filha Fatu são os últimos rinocerontes-brancos do norte sobreviventes no planeta. Eles vivem juntos em uma reserva de vida selvagem no Quênia. Com apenas duas fêmeas sobrando, essa subespécie de rinoceronte branco não é mais capaz de se reproduzir – pelo menos não sozinha.

Mas nem toda a esperança está perdida: de acordo com um artigo publicado na revista Science Advances , uma equipe internacional de pesquisadores cultivou com sucesso células germinativas primordiais (PGCs) – os precursores de óvulos e espermatozóides de rinoceronte – de células-tronco embrionárias (ESCs) e células-tronco induzidas células-tronco pluripotentes (iPSCs).

Isso representa um marco importante em um plano ambicioso. O projeto BioRescue, coordenado pelo Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research, quer salvar o rinoceronte branco do norte da extinção. Para isso, os cientistas estão buscando duas estratégias – uma delas tentando gerar espermatozoides e óvulos viáveis ​​a partir das células da pele de rinocerontes mortos.

A ideia é implantar os embriões resultantes em fêmeas de rinocerontes-brancos-do-sul estreitamente relacionadas, que então levarão a prole substituta até o fim. E assim a subespécie de rinoceronte branco do norte, que os humanos já eliminaram efetivamente por meio da caça furtiva, ainda pode ser salva graças às células-tronco de ponta e às tecnologias reprodutivas.

Primeiro sucesso com uma espécie em extinção

Passar de um pedaço de pele para um rinoceronte vivo pode ser uma verdadeira façanha da engenharia celular, mas o processo em si não é inédito: o co-último autor do estudo, professor Katsuhiko Hayashi, lidera laboratórios de pesquisa nas universidades japonesas de Osaka e Kyushu em Fukuoka , onde suas equipes já conseguiram essa façanha usando ratos.

Mas para cada nova espécie, os passos individuais são um território desconhecido. No caso do rinoceronte branco do norte, Hayashi está trabalhando em estreita cooperação com a Plataforma Tecnológica de Células Tronco Pluripotentes do Dr. Sebastian Diecke no Centro Max Delbrück e com o especialista em reprodução Professor Thomas Hildebrandt da Leibniz-IZW. Os dois cientistas de Berlim também são os últimos autores do estudo atual.

“Esta é a primeira vez que células germinativas primordiais de uma grande espécie de mamífero ameaçada de extinção foram geradas com sucesso a partir de células-tronco”, explica o primeiro autor do estudo, Masafumi Hayashi, da Universidade de Osaka. Anteriormente, só foi alcançado em roedores e primatas. Ao contrário dos roedores, os pesquisadores identificaram o gene SOX17 como um elemento-chave na indução de PGC em rinocerontes. O SOX17 também desempenha um papel essencial no desenvolvimento de células germinativas humanas e, portanto, possivelmente nas de muitas espécies de mamíferos.

As células-tronco embrionárias do rinoceronte branco do sul usadas no Japão vêm do laboratório Avantea em Cremona, Itália, onde foram cultivadas pela equipe do professor Cesare Galli. Os PGCs recém-derivados do rinoceronte branco do norte, por sua vez, originaram-se das células da pele da tia de Fatu, Nabire, que morreu em 2015 no Safari Park Dvůr Králové, na República Tcheca. A equipe de Diecke no Max Delbrück Center foi responsável por convertê-los em células-tronco pluripotentes induzidas.

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Próxima etapa: Maturação celular

Masafumi Hayashi diz que espera usar a tecnologia de ponta de células-tronco do laboratório de Katsuhiko Hayashi para salvar outras espécies de rinocerontes ameaçadas de extinção: “Existem cinco espécies de rinocerontes e quase todas estão classificadas como ameaçadas na Lista Vermelha da IUCN. “

A equipe internacional também usou células-tronco para cultivar PGCs do rinoceronte branco do sul, que tem uma população global de cerca de 20.000 indivíduos. Além disso, os pesquisadores conseguiram identificar dois marcadores específicos, CD9 e ITGA6, que foram expressos na superfície das células progenitoras de ambas as subespécies de rinoceronte branco. “No futuro, esses marcadores nos ajudarão a detectar e isolar PGCs que já surgiram em um grupo de células-tronco pluripotentes “, explica Hayashi.

Os cientistas do BioRescue agora devem passar para a próxima tarefa difícil: amadurecer os PGCs no laboratório para transformá-los em óvulos e espermatozóides funcionais. “As células primordiais são relativamente pequenas comparadas às células germinativas maduras e, o mais importante, ainda possuem um conjunto duplo de cromossomos”, explica a Dra. Vera Zywitza, do grupo de pesquisa de Diecke, que também participou do estudo. “Portanto, temos que encontrar condições adequadas sob as quais as células crescerão e dividirão seu conjunto de cromossomos pela metade.”

A variação genética é a chave para a conservação

Hildebrandt, pesquisador da Leibniz-IZW, também está buscando uma estratégia complementar. Ele quer obter óvulos de Fatu, de 22 anos, e fertilizá-los no laboratório de Galli, na Itália, usando esperma congelado coletado de quatro touros de rinocerontes-brancos do norte já falecidos. Este esperma é descongelado e injetado no óvulo em um processo conhecido como injeção intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI).

No entanto, Hildebrandt explica que Fatu não é capaz de gerar seus próprios filhos, pois tem problemas no tendão de Aquiles e não consegue carregar peso adicional. Sua mãe, Najin, por sua vez, já passou da idade de ter filhos e também sofre de tumores ovarianos. “E, de qualquer forma, como só temos um doador de óvulos naturais sobrando, a variação genética de qualquer descendente resultante seria muito pequena para criar uma população viável”, acrescenta.

A principal prioridade da equipe, portanto, é transformar os PGCs que agora têm à sua disposição em óvulos. “Em camundongos, descobrimos que a presença de tecido ovariano era importante nessa etapa crucial”, explica Zywitza. “Como não podemos simplesmente extrair esse tecido das duas rinocerontes fêmeas, provavelmente teremos que cultivá-lo também a partir de células-tronco”.

O cientista espera, no entanto, que o tecido ovariano de cavalos possa ser útil, já que os cavalos estão entre os parentes vivos mais próximos dos rinocerontes do ponto de vista evolutivo. Se os humanos tivessem cuidado tão bem do rinoceronte selvagem quanto cuidaram do cavalo domesticado, o imenso desafio agora enfrentado pelos cientistas do BioRescue talvez pudesse ter sido totalmente evitado.

Mais informações: Masafumi Hayashi et al, Robust induction of primordial germ cells of white rhinoceros on the brink of extinction, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abp9683