As células-tronco são de grande interesse devido ao seu potencial de uso na medicina regenerativa ^1,2. Muitos animais, especialmente aqueles que são de longa duração, mantêm células-tronco dentro de seus tecidos adultos. Essas células-tronco residentes funcionam para manter a homeostase tecidual e são utilizadas para reparo após lesões físicas ou doença ^3,4. A maioria das células-tronco em animais adultos são quiescentes, um estado relativamente adormecido caracterizado pela parada do ciclo celular e pela inativação da sinalização de crescimento⁵. Em resposta a sinais extrínsecos, as células-tronco saem da quiescência, entram no ciclo celular e começam a gerar progêneria filha específica ao seu tipo de tecido. Por exemplo, a fim de montar uma resposta imune eficaz, as células que apresentam antígenos induzem células T ingênuas quiescentes a entrar no ciclo celular e expandir clonalmente⁶. Em resposta à lesão muscular esquelética, células-tronco de satélite muscular entram no ciclo celular e geram myoblasts da filha para substituir myofibrils danificados ^5,7. Embora esteja claro que as células-tronco quiescentes respondem a sinais extrínsecos, em muitos casos, a natureza da sugestão extrínseca permanece incerta, bem como o mecanismo de ativação de células-tronco induzidas por sinais. Obter uma melhor compreensão de como as células-tronco quiescentes respondem a sinais extrínsecos e entram no ciclo celular ajudará no desenvolvimento de melhores terapias com células-tronco na clínica e aumentarão o conhecimento científico.

Há décadas, organismos modelo têm sido usados para descobrir os genes e caminhos de sinalização celular que regulam a proliferação de células-tronco durante o desenvolvimento e na idade adulta. Em Drosophila, as células-tronco neurais (NSCs), conhecidas como neuroblastos (NBs), se dividem ao longo do desenvolvimento para gerar todos os neurônios e glia que finalmente se integram, formando o circuito neural necessário para a função cerebral ^8,9. Como outras células-tronco, os NBs se dividem assimetricamente para se auto-renovar e, em alguns casos, simetricamente para expandir o pool de células-tronco. Os NBs são especificados durante a embriogênese e a maioria entra na quiescência no final, coincidentemente com o declínio dos estoques de nutrientes maternos (Figura 1). Depois que a embriogênese estiver completa, as larvas eclodem e comecem a se alimentar. Em resposta à alimentação animal, os NBs reativam a partir da quiescência e retomam as divisões celulares 10,11,12,13,14,15,16. Porque o CNS de Drosophila é relativamente simples e porque os NBs entram e saem da quiescência em horários definidos, usar drosophila para investigar a regulação da quiescência, entrada e saída, prova o ideal.

Figura 1: Proliferação relativa de NBs CB (neuroblastos cerebrais centrais, vermelho) e MB NBs (neuroblastos do corpo de cogumelos, azul) ao longo do tempo de desenvolvimento. No final da embriogênese, a maioria dos NBs (linha vermelha) cessam a proliferação e entram na quiescência. A quiescência continua até que larvas recém-eclodidas consumam sua primeira refeição completa. Os pontos de foco desta metodologia são denotados em círculos vermelhos (1, quiescência e 2, reativação). MB NBs (azul) são um subconjunto de NBs cerebrais centrais que se dividem continuamente durante o desenvolvimento (4 por hemisfério cerebral). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Em resposta à alimentação animal, as vias de sinalização de crescimento PI3-quinase e TOR tornam-se ativas em NBs e em seu nicho glial e traqueal 10,11,15,16. Quando os nutrientes dietéticos são retirados ou quando os níveis de PI3-quinase são reduzidos, os NBs não reativam e o crescimento da glia e traqueia também são reduzidos^em 10,11,15,16. O modelo atual afirma que a reativação da NB está acoplada ao crescimento larval pelo corpo de gordura, que libera um sinal sistêmico em resposta à alimentação animal 12,17,18. Este sinal, que permanece indescritível, provavelmente promove a expressão e liberação de peptídeo semelhante à insulina Drosophila (Dilps) no cérebro, o que leva à ativação a jusante de PI3-kinase em NBs e seu nicho glial e traqueal. Para entender melhor a natureza das deixas sistêmicas, desenvolvemos um método para reativar NBs quiescentes em explantas cerebrais cultivadas. Com este método, a reativação de NBs pode ser avaliada na ausência de pistas sistêmicas animais inteiras. Fatores exógenos podem ser reabastecidos aos meios de cultura e à reativação de NB conforme a incorporação do analógico de timmidina, EdU. Usando este método, determinamos que a insulina exógena é suficiente para reativar NBs quiescentes em explantas cerebrais. O trabalho futuro será direcionado para identificar fatores adicionais que, quando adicionados de volta, regulam positiva ou negativamente a quiescência de NB em explantas cerebrais.