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Estudo com genes de vaca explica por que a maior parte dos clones fracassa

Alison Van Eenennaam, UC Davis Department of Animal Science
Dot e Ditto, dois bezerros saudáveis nascidos na UC Davis em 2003. Enquanto Dot e Ditto permaneceram saudáveis e viveram para ter seus próprios bezerros, muitos embriões clonados fracassam. Um novo estudo mostra que muitos genes são regulados de maneira anormal em embriões clonados, especialmente nos tecidos extraembrionários e na placenta.

Vinte anos se passaram desde que a ovelha Dolly foi clonada com sucesso na Escócia, mas a clonagem de mamíferos continua sendo um desafio. Um novo estudo de pesquisadores dos EUA e da França sobre expressão gênica em clones em desenvolvimento mostra porque a maior parte dos embriões clonados está destinada a falhar.

A clonagem de Dolly foi feita com a utilização da técnica de “transferência nuclear de células somáticas”, isto é, quando um núcleo removido de uma célula adulta é transferido para um óvulo não fecundado, que tem seu núcleo removido, e este depois é “eletrocutado” para iniciar o crescimento da célula. Os embriões são transferidos para mães, que carregam os clones até o nascimento.

 

A clonagem de gado é uma tecnologia importante para a agropecuária e pode ser usada para estudar o desenvolvimento de mamíferos, mas a taxa de sucesso da prática permanece baixa, com menos de 10% dos animais clonados sobrevivendo ao nascimento. A maior parte das perdas se deve a morte embrionárias, uma falha durante o processo de implantação, ou ao desenvolvimento de uma placenta defeituosa.

 

Sequenciamento de RNA destaca problemas com expressão gênica em clones

Em um estudo publicado em 8 de dezembro na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences, Harris Lewin, professor do Departamento de Evolução e Ecologia da Universidade da Califórnia, Davis, e colegas na França e nos EUA usaram sequenciamento de RNA para observar a expressão gênica em vacas clonadas durante a implantação para entender melhor os mecanismos moleculares que levam à alta taxa de falha na gravidez de clones. O estudo é resultado de 12 anos de colaboração e combina a especialização da equipe francesa em em clonagem e biologia reprodutivas e a especialização da equipe dos EUA em genômica funcional.

"Nosso trabalho abordou questões fundamentais relacionadas ao processo de clonagem,” afirmou Lewin.

 

"O estudo resultou na redefinição do nosso entendimento sobre como a reprogramação nuclear afeta a expressão gênica em tecidos extraembrionários de embriões de gado clonados, e a comunicação rara entre os clones e suas mães receptoras”.

 

"A grande quantidade de dados que nossa colaboração gerou lança luz sobre  mecanismos responsáveis por perdas embrionárias na implantação,” explica Olivier Sandra, líder da equipe do estudo no Instituto Nacional de Pesquisas Agronômicas, na França. "Eles também fornecem novos insights sobre comos os eventos que acontecem na implantação dirigem a progressão da gravidez e moldam o fenótipo pós-natal da progênie, tanto no gado quanto em outras espécies de mamíferos.

 

”Os pesquisadores também estudaram o tecido de embriões de vaca clonados — todos derivados de mesma linhagem celular — aos 18 e 34 dias de desenvolvimentos, bem como o revestimento endometrial correspondente das vacas prenhas. Eles também observaram vacas não clonadas e concebidas através de inseminação artificial.

 

Utilizando o sequenciamento de RNA, os pesquisadores encontraram múltiplos genes cuja expressão anormal poderia levar a altas taxas de morte de embriões clonados, incluindo falha de implantação no útero e falha em desenvolver uma placenta normal. Observando o tecido extraembrionário das vacas clonadas no dia 18, os pesquisadores acharam anomalias na expressão de mais de 5 mil genes.

 

Lições do genoma de ratos

Quando os pesquisadores compararam os resultados às informações do banco de dados do Mouse Genomic Informatics Knockout, encontraram 123 genes que se associavam com anotação funcional de morfologia anormal de tecido extraembrionário, 121 associados com letalidade embrionária e 14 com implantação embrionária anormal.

Mas, ao atingir o dia 34 de desenvolvimento, o padrão da expressão gênica estava muito mais semelhante ao das vacas do grupo controle, concebidas por inseminação artificial, sugerindo que os clones sobreviventes conseguiram se implantar no útero e começar a formação da placenta. Esses resultados indicam que o grande número de perdas de vacas clonadas antes da implantação resultam de problemas com genes críticos para o desenvolvimento do tecido extraembrionário.

 

O estudo também revelou outros pontos de falha potencial para os clones, incluindo problemas com sinalização hormonal entre o embrião clonado em desenvolvimento e a vaca grávida. Por exemplo, a pesquisa encontrou regulação para baixo de genes envolvidos com interferon-tau, o maior sinal de reconhecimento de gravidez. Os clones também aparentaram ter efeito na expressão genética das próprias vacas prenhas; no 34º dia, alguns tecidos do útero mostraram mudanças extremas na expressão gênica, o que pode afetar a placenta.

 

"Nossos dados confirmam que as interações entre o útero e os tecidos extraembrionários são críticas durante a implantação, tornando esse passo um enorme obstáculo para o desenvolvimento da gravidez,” disse Sandra.

 

"Agora que entendemos porque clones falham, podemos aperfeiçoar o processo de clonagem em animais,” explica Lewin. No entanto, ele adverte: “Nossas descobertas também reforçam a necessidade de banir clonagem humana para qualquer propósito.”

 

"Já é incrível que o processo funcione, demonstrando a grande plasticidade que animais possuem em se adaptar à condições extremas,” afirmou Lewin.

 

Universidade da Califórnia, Davis
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