Os pais influenciam o crescimento do embrião por meio de assinaturas moleculares, a pesquisa revela

Nas últimas décadas, evidências crescentes contestaram a crença de que a herança é governada apenas pelas sequências de DNA. Os cientistas agora reconhecem o papel crucial da herança epigenética – a transmissão de características biológicas por meio de modificações químicas para o DNA e suas proteínas associadas. Essas modificações não alteram o próprio código genético, mas influenciam como os genes são ligados ou desligados, geralmente em resposta a fatores ambientais como estresse, dieta ou exposição a medicamentos.

Embora o conceito de herança epigenética materna seja relativamente intuitiva – dado a conexão biológica direta entre mãe e embrião durante a gestação – pesquisas recentes mostram que os pais também podem transmitir mudanças epigenéticas induzidas ambientalmente em seus filhos. No entanto, a prevalência de herança epigenética – e os mecanismos por trás dela – permanece incerta.

Na EMBL ROMA, uma fita dedicada de pesquisa se concentra na herança epigenética, com base na experiência no projeto de modelos de exposição ambiental e apoiada por uma infraestrutura de pesquisa especializada para edição genômica. Em particular, os grupos Boskovic e Hackett estão explorando como as perturbações ambientais paternas podem desencadear mudanças epigenéticas que afetam a saúde da próxima geração.

Em um estudo recente, o grupo Hackett demonstrou que interromper o microbioma intestinal de camundongos machos aumenta o risco de doença em seus filhos futuros. Por outro lado, o grupo Boskovic se concentrou em mecanismos que regulam o desenvolvimento embrionário em resposta a mudanças na dieta paterna.

Um estudo colaborativo entre os dois grupos, agora publicado em O diário EMBOexaminou como ambientes paternos específicos afetam o desenvolvimento embrionário precoce de maneira sistemática e sob condições genéticas e ambientais bem controladas em camundongos.

Para induzir perturbações ambientais, os pais em potencial foram expostos a antibióticos não absorvíveis (interrompendo a microbiota intestinal) ou a uma dieta baixa e alta de açúcar. Para minimizar a variabilidade experimental, as análises foram realizadas em embriões resultantes da fertilização in vitro (fertilização in vitro). Os embriões foram coletados aproximadamente quatro dias após a fertilização (estágio do blastocisto) e analisados ​​individualmente para medir diferenças na expressão gênica em comparação com os controles (blastocistos que resultaram de pais sem tratamento).

Os resultados foram impressionantes. Ambas as perturbações ambientais levaram a mudanças significativas na expressão gênica embrionária. A interrupção da microbiota intestinal paterna reduziu a expressão de genes-chave envolvidos no desenvolvimento de tecidos extra-embrionários, enquanto as mudanças na dieta estavam ligadas a um atraso modesto no desenvolvimento.

Para investigar melhor a influência do contexto genético, os cientistas repetiram os experimentos usando uma cepa diferente de camundongo. O resultado diferiu, sugerindo a importância do componente genético na formação de como as exposições ambientais afetam os filhos.

Além disso, os embriões derivados de pais mais velhos mostraram um efeito mais forte na expressão gênica, especialmente nos genes envolvidos nos processos relacionados a imunes, indicando que a idade paterna é outro fator importante envolvido na herança epigenética.

“Demonstramos que experimentos em larga escala são essenciais para desembaraçar como fatores ambientais específicos contribuem para a herança epigenética em diferentes antecedentes genéticos”, disse Ana Boskovic. “Nosso design experimental bem controlado pode servir como um modelo para futuros estudos intergeracionais”.

“Nosso estudo representa um passo para entender o mecanismo de herança epigenética, particularmente através da linha paterna”, disse Jamie Hackett. “Planejamos aplicar ferramentas adicionais para investigar mudanças iniciais na prole em resposta a ambientes paternos, com a esperança de pavimentar o caminho para novas estratégias na prevenção de doenças”.

Este projeto foi realizado no âmbito do tema transversal dos ecossistemas humanos – uma área de pesquisa definida pelo atual programa científico EMBL – que procura entender o impacto do meio ambiente no risco de doença humana.