Tardígrados têm um segredo genético que pode aumentar a resistência humana.

Um proteína recém-identificada em um dos animais mais resistentes do planeta está a abrir caminho para terapias inovadoras contra câncer e doenças cardiovasculares.

Os tardígrados, também conhecidos como ursos-d’água ou leitõezinhos do musgo, são seres microscópicos capazes de enfrentar quase tudo: calor escaldante, frio extremo e pressão esmagadora. Mais do que isso, são os únicos animais conhecidos por sobreviverem ao espaço sideral.

Eles ainda toleram níveis de radiação até 2.000 vezes superiores ao que células humanas suportam. Não é de surpreender que, há décadas, cientistas se perguntem: afinal, como conseguem?

Em 2016, investigadores revelaram uma das chaves dessa resistência: um gene com uma sequência diferente de tudo o que se conhecia na natureza, responsável por produzir uma proteína exclusiva dos tardígrados.

Quando essa proteína foi introduzida em células humanas, essas células também passaram a resistir melhor à radiação. Ela recebeu o nome de supressor de danos, ou Dsup, por ajudar a proteger o DNA - o “manual de instruções” da vida - contra lesões.

Desde então, equipas de pesquisa em vários países tentam esclarecer, em detalhe, como o Dsup atua. Como bioquímico que estuda o Dsup, o meu objetivo é compreender o mecanismo dessa proteína e, no futuro, usar esse conhecimento para inspirar novas estratégias terapêuticas capazes de proteger células humanas contra danos no DNA.

Dsup e tardígrados: como o Dsup protege o DNA

Ao longo dos anos, cientistas sugeriram diferentes hipóteses para explicar a habilidade extraordinária do Dsup em preservar o DNA diante da radiação. O problema é que essas propostas contam com níveis distintos de evidência experimental - e nenhuma, isoladamente, se consolidou como consenso na área.

Em trabalhos recentes, observei que o Dsup interage com o DNA de forma muito intensa. Em vez de se fixar num único ponto, ele se prende ao longo de praticamente toda a molécula. Além disso, o Dsup não apresenta uma forma rígida e estável.

Na prática, ele comporta-se mais como um fio de macarrão espaguete imerso em água: está sempre a mudar, a curvar-se e a assumir várias conformações. Ao ligar-se ao DNA, o Dsup provoca um ligeiro “desenrolar” das fitas - como um fecho a ser afrouxado. Esse pequeno relaxamento pode tornar o DNA menos vulnerável quando exposto à radiação.

Outros investigadores defendem uma explicação alternativa: a de que o Dsup funciona como um escudo físico, revestindo o DNA e dificultando que a radiação o atinja. Há ainda quem proponha que o Dsup reforça os mecanismos de reparo da célula, corrigindo lesões antes que elas desencadeiem efeitos prejudiciais.

Na verdade, é plausível que mais de um desses modelos esteja correto ao mesmo tempo. Como o Dsup protege contra diversos tipos de radiação - e também contra subprodutos tóxicos gerados após a agressão -, é provável que essa proteína enigmática desempenhe múltiplas funções.

Compreender o Dsup pode, no futuro, ajudar pessoas a proteger melhor as próprias células - trazendo um pouco da resiliência extraordinária dos tardígrados para a saúde humana.

Como usar o Dsup para impulsionar a medicina

Há um interesse crescente em avaliar se o Dsup pode ter aplicação médica, sobretudo em condições em que o dano no DNA tem papel central.

Como praticamente todos os cânceres envolvem alterações no DNA, alguns cientistas consideram que o Dsup - ou tratamentos inspirados nele - poderá um dia ajudar a impedir que células saudáveis se tornem cancerosas. Outra possibilidade é proteger tecidos saudáveis durante terapias oncológicas como radioterapia ou quimioterapia, que combatem tumores ao danificar o DNA, mas frequentemente também atingem células normais.

O potencial do Dsup vai além da oncologia. Em enfartes e acidentes vasculares cerebrais (AVC), por exemplo, os tecidos sofrem picos de estresse oxidativo - reações químicas que desencadeiam grande quantidade de dano ao DNA.

Esse estresse oxidativo pode agravar a gravidade do quadro e piorar a recuperação a longo prazo em pessoas com doenças cardiovasculares. Se o Dsup conseguir preservar o DNA durante esses episódios críticos, pode vir a reduzir parte do dano celular associado a eles.

Estudos iniciais em animais já indicam resultados animadores, mostrando que mamíferos conseguem produzir Dsup e apresentar efeitos semelhantes. Em uma pesquisa, cientistas aplicaram uma injeção de mRNA - tecnologia semelhante à usada em vacinas de mRNA contra a COVID-19 - para entregar as instruções genéticas que levam à produção do Dsup em ratos.

Quando esses ratos foram expostos depois a doses elevadas de radiação, os que produziam Dsup exibiram muito menos lesão no DNA do que os não tratados, o que sugere um efeito protetor real em organismos vivos.

Um ponto crucial para transformar essa promessa em tratamento é a forma de entrega: fazer o Dsup chegar ao tecido certo, na quantidade adequada e pelo tempo necessário, sem provocar efeitos indesejados. Além disso, como o DNA está no centro de processos celulares delicados, qualquer estratégia de proteção precisa ser cuidadosamente avaliada para não interferir com funções normais, como a eliminação de células potencialmente perigosas.

Dsup na agricultura, no espaço e em outras aplicações

Fora da medicina, o Dsup pode influenciar áreas como agricultura, exploração espacial e até armazenamento de informação.

Quando investigadores modificaram plantas de arroz e tabaco para produzirem Dsup, elas tornaram-se mais resistentes à radiação - um sinal promissor de que essa abordagem pode ajudar a reduzir perdas e danos em culturas expostas a condições ambientais agressivas.

No contexto da biologia espacial, o Dsup pode vir a contribuir para que astronautas lidem melhor com a intensa radiação cósmica, um dos fatores que mais limitam missões de longa duração.

E há ainda uma proposta futurista: usar características de criaturas como os tardígrados para armazenamento de dados ultrassólido. Os suportes digitais atuais podem degradar-se com calor elevado ou radiação intensa.

Uma ideia em investigação é converter dados digitais numa sequência de DNA e inseri-la, por engenharia genética, no genoma do tardígrado. Nesse cenário, o Dsup ajudaria a proteger essa “informação em DNA” contra condições extremas.

Vale notar que o Dsup pertence a um tipo de proteína com comportamento pouco convencional (sem forma fixa), o que também o torna interessante para a biotecnologia de materiais e para o desenho de moléculas que se adaptem a diferentes alvos. Aprender com esse tipo de proteína pode abrir caminhos para criar soluções inspiradas na natureza, sem necessariamente copiar tudo ao pé da letra.

O que vem a seguir para o Dsup?

Desde que foi identificado há quase dez anos, o Dsup tem despertado entusiasmo pelas possibilidades tecnológicas que pode viabilizar.

Ainda assim, é necessário muito trabalho para compreender com precisão como essa proteína atua dentro de organismos vivos. Diversos grupos de pesquisa no mundo inteiro seguem a estudar as propriedades singulares do Dsup.

Mesmo com os desafios pela frente, a história do Dsup mostra como a ciência pode extrair lições de animais minúsculos, como os tardígrados. Ao desvendar mistérios moleculares de criaturas tão resistentes, investigadores estão a criar ferramentas promissoras para enfrentar doenças humanas e avançar a biotecnologia.

Tyler J. Woodward, assistente de pesquisa de pós-graduação, Universidade de Iowa

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