Primeiro Atlas Celular de Moscas Envelhecidas Revela Mecanismos de Envelhecimento no Ciclo de Vida da Drosophila

O envelhecimento é um processo natural na vida multicelular, e muitos fenótipos associados ao envelhecimento são conservados em mamíferos e outros animais. Este processo aumenta o risco de desenvolvimento de várias doenças, como doenças cardiovasculares, doenças neurodegenerativas e câncer. Embora exista uma longa história de investigação relacionada ao envelhecimento e várias hipóteses sobre o envelhecimento tenham sido propostas, ainda há uma compreensão limitada dos efeitos do envelhecimento na composição e manutenção de diferentes tipos de células. Também não está claro se todos os tipos de células envelhecem à mesma taxa, ou se o transcriptoma de um tipo de célula pode ser usado para prever a idade. Além disso, os genes e as vias de sinalização que levam à senescência em diferentes tipos de células não são totalmente compreendidos.

Um artigo recente na Science, "Aging Fly Cell Atlas identifies exhaustive aging features at cellular resolution," mostra que a sequenciação de RNA de núcleo único de Drosophila melanogaster foi realizada em múltiplos pontos temporais durante o ciclo de vida da mosca. O artigo identifica características exaustivas de envelhecimento em resolução celular. Após examinar mais de 850.000 núcleos de 163 tipos de células, a equipa identificou alterações na expressão gênica e na composição celular durante o envelhecimento, desenvolveu um modelo do relógio do envelhecimento e classificou a taxa de envelhecimento de diferentes tipos de células em relação a quatro características de envelhecimento. O atlas servirá como um recurso importante para estudar os princípios básicos do envelhecimento em organismos complexos.

Por que Drosophila melanogaster?

Drosophila melanogaster desempenha um papel crucial no avanço dos campos da genética, neurobiologia, desenvolvimento e envelhecimento. A maioria dos genes associados a doenças humanas (cerca de 75%) tem contrapartes funcionalmente semelhantes em Drosophila. Drosophila é também um organismo modelo comum para estudar o envelhecimento porque apresenta várias alterações funcionais relacionadas à idade observadas em humanos, como declínios na atividade motora, aprendizagem e memória, função cardíaca e fertilidade. Assim, uma compreensão abrangente dos mecanismos moleculares e genéticos do declínio relacionado à idade em Drosophila poderia fornecer insights valiosos para estudos de envelhecimento nesta espécie e em outros organismos, incluindo os humanos.

O Aging Fly Cell Atlas

Os avanços na tecnologia de sequenciação de RNA de célula única e a criação do Drosophila Cell Atlas (FCA) tornaram possível estudar o fenótipo de envelhecimento de Drosophila a nível de célula única. Baseando-se no FCA existente, a equipa utilizou sequenciação de RNA para gerar um atlas de célula única de Drosophila adulta com 5 dias e sequenciou mais de 868.000 núcleos de 163 tipos de células nos tecidos da cabeça e do corpo de moscas machos e fêmeas com 30, 50 e 70 dias de idade. Combinando estes dados, os investigadores criaram um atlas de transcriptoma de núcleo único dos diferentes ciclos de vida de Drosophila melanogaster, chamado Aging Fly Cell Atlas (AFCA), caracterizando as alterações na maioria dos tecidos de Drosophila machos e fêmeas ao longo das suas vidas.

Atlas Celular de Drosophila. (Lu et al., 2023)

Ao caracterizar 163 tipos de células, a equipa comparou estes tipos de células em relação a alterações relacionadas à idade na expressão gênica, alterações na composição celular e vias comuns associadas ao envelhecimento. Por exemplo, diferentes tipos de células em Drosophila envelhecem de forma diferente, cada uma seguindo um processo que envolve padrões específicos de tipo celular; o gene neuroglobina 1, um marcador dos músculos de voo indiretos em Drosophila, sofre um declínio dramático com a idade. A equipa também desenvolveu um modelo de relógio de envelhecimento para prever o envelhecimento de Drosophila a partir de dados de transcriptoma de núcleos mononucleares, sugerindo que a expressão de genes ribossomais é um preditor de idade conservado. Além disso, o estudo identificou padrões de envelhecimento específicos de tipo celular, diferenças no número de genes expressos e características de tipo celular durante o envelhecimento, com diferentes tipos de células sendo afetados de forma diferencial por diferentes características de envelhecimento.

Alterações na composição do tipo celular durante o envelhecimento em Drosophila. (Lu et al., 2023)

O AFCA fornece um recurso importante para estudar o envelhecimento e doenças relacionadas à idade, tem o potencial de servir como referência para o envelhecimento de organismos inteiros, pode ser usado como uma linha de base para explorar diferentes doenças relacionadas à idade e para entender em resolução celular como diferentes perturbações de longevidade podem prolongar a vida. O estudo fornecerá mais insights sobre fatores como dieta, medicamentos e doenças que podem alterar as trajetórias de envelhecimento, tornando assim os organismos 'mais jovens' ou 'mais velhos' do que a sua idade real.

Referência:

1. Lu, Tzu-Chiao, et al. "Aging Fly Cell Atlas identifies exhaustive aging features at cellular resolution." Science 380.6650 (2023): eadg0934.