Vida, morte e o terceiro estado: xenobots e anthrobots

Vida e morte costumam ser tratadas como conceitos opostos. Porém, o surgimento de novas formas de vida multicelular a partir de células de um organismo morto apresenta um “terceiro estado” que ultrapassa as fronteiras tradicionais entre viver e morrer.

Em geral, a ciência define a morte como a interrupção irreversível do funcionamento de um organismo como um todo. Ainda assim, práticas como a doação de órgãos deixam claro que órgãos, tecidos e células podem continuar a funcionar mesmo após a morte do organismo.

Essa capacidade de resistir leva a uma pergunta central: que mecanismos permitem que algumas células sigam ativas depois que o organismo morreu?

Nós somos pesquisadores que estudam o que ocorre dentro dos organismos após a morte. Em uma revisão publicada recentemente, descrevemos como certas células - quando recebem nutrientes, oxigênio, bioeletricidade ou sinais bioquímicos - podem se transformar, depois da morte, em organismos multicelulares com funções novas.

Vida, morte e o “terceiro estado”: xenobots e anthrobots

O terceiro estado coloca em xeque a forma como cientistas normalmente interpretam o comportamento celular. Transformações do desenvolvimento, como lagartas que viram borboletas ou girinos que se tornam rãs, são mudanças conhecidas - mas há poucos casos em que organismos se alteram de maneiras que não são previamente determinadas.

Tumores, organoides e linhagens celulares que conseguem se dividir indefinidamente em uma placa de Petri, como as células HeLa, não entram no terceiro estado porque não adquirem funções novas.

Ainda assim, pesquisadores observaram que células de pele retiradas de embriões de rã já mortos conseguiram se ajustar às condições de uma placa de Petri em laboratório e, de forma espontânea, se reorganizaram em organismos multicelulares chamados xenobots.

Esses organismos apresentaram comportamentos que vão muito além de suas funções biológicas originais. Em particular, os xenobots usam seus cílios - pequenas estruturas semelhantes a pelos - para se orientar e se deslocar no ambiente; já em um embrião de rã vivo, os cílios costumam servir para movimentar muco.

Os xenobots também conseguem realizar autorreplicação cinemática, isto é, podem reproduzir fisicamente sua estrutura e sua função sem crescer. Isso contrasta com processos de replicação mais comuns, que envolvem crescimento dentro do organismo ou sobre o corpo dele.

Pesquisadores também constataram que células humanas solitárias do pulmão conseguem se auto-organizar em pequenos organismos multicelulares capazes de se mover. Esses anthrobots exibem novos modos de organização e comportamento: além de navegar pelo ambiente, conseguem reparar a si mesmos e também neurônios lesionados colocados nas proximidades.

Em conjunto, esses resultados evidenciam a plasticidade inerente dos sistemas celulares e desafiam a noção de que células e organismos só podem evoluir por trajetórias predefinidas. O terceiro estado sugere que a morte do organismo pode ter um papel relevante em como a vida se transforma ao longo do tempo.

Condições pós-morte

Vários fatores determinam se certas células e tecidos conseguem sobreviver e continuar funcionando após a morte do organismo. Entre eles estão condições ambientais, atividade metabólica e técnicas de preservação.

Tipos celulares diferentes resistem por períodos distintos. Em humanos, por exemplo, glóbulos brancos morrem entre 60 e 86 horas após a morte do organismo. Em camundongos, células do músculo esquelético podem ser regeneradas após 14 dias pós-morte, enquanto células fibroblásticas de ovelhas e cabras podem ser cultivadas por até cerca de um mês após a morte.

A atividade metabólica é decisiva para a sobrevivência e a manutenção de funções. Células muito ativas, que dependem de um fornecimento contínuo e elevado de energia para manter o que fazem, tendem a ser mais difíceis de cultivar do que células com demandas energéticas menores.

Técnicas de preservação como a criopreservação podem permitir que amostras de tecido - como medula óssea - funcionem de modo semelhante ao de fontes provenientes de doadores vivos.

Mecanismos de sobrevivência intrínsecos também influenciam se células e tecidos persistem. Por exemplo, pesquisadores observaram um aumento expressivo na atividade de genes ligados ao estresse e de genes relacionados ao sistema imune após a morte do organismo, provavelmente como tentativa de compensar a perda de homeostase.

Além disso, fatores como trauma, infecção e o tempo decorrido desde a morte afetam fortemente a viabilidade de tecidos e células.

Aspectos como idade, saúde, sexo e a espécie também moldam o cenário pós-morte. Isso fica evidente na dificuldade de cultivar e transplantar células de ilhotas pancreáticas metabolicamente ativas - responsáveis por produzir insulina - de doadores para receptores.

Pesquisadores consideram que processos autoimunes, custos energéticos elevados e a degradação de mecanismos de proteção podem explicar muitos fracassos em transplantes de ilhotas.

Ainda não está claro como a interação entre todas essas variáveis permite que algumas células sigam funcionando depois que o organismo morre. Uma hipótese é a de que canais e bombas especializados, inseridos nas membranas externas das células, atuem como circuitos elétricos complexos.

Esses canais e bombas produzem sinais elétricos que permitem a comunicação entre células e a execução de funções específicas - como crescimento e movimento -, moldando a estrutura do organismo que elas formam.

Também permanece incerto até que ponto diferentes tipos de células conseguem se transformar após a morte. Pesquisas anteriores identificaram a ativação, após a morte, de genes específicos ligados ao estresse, à imunidade e à regulação epigenética em camundongos, peixes-zebra e pessoas, o que aponta para um potencial amplo de transformação em diversos tipos celulares.

Implicações para a biologia e a medicina

O terceiro estado não apenas amplia o entendimento sobre a adaptabilidade das células, como também abre possibilidades para novos tratamentos.

Por exemplo, anthrobots poderiam ser obtidos a partir de tecido vivo de uma pessoa para transportar medicamentos sem provocar uma resposta imune indesejada. Anthrobots projetados e injetados no corpo poderiam, em tese, dissolver placas arteriais em pacientes com aterosclerose e remover excesso de muco em pacientes com fibrose cística.

Um ponto importante é que esses organismos multicelulares têm vida útil limitada, degradando-se naturalmente após quatro a seis semanas. Esse “interruptor de desligamento” impede o crescimento de células potencialmente invasivas.

Compreender melhor como algumas células continuam funcionando e se metamorfoseiam em entidades multicelulares algum tempo depois da morte do organismo pode ajudar a impulsionar a medicina personalizada e preventiva.

Peter A Noble, Professor Associado Adjunto de Microbiologia, Universidade do Alabama em Birmingham; e Alex Pozhitkov, Líder Técnico Sênior de Bioinformática, Escola de Pós-Graduação Irell & Manella de Ciências Biológicas, da Cidade da Esperança

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