Células Humanas Podem Transferir DNA Danificado Diretamente para Células Vizinhas por Meio de Pontes de Nanotubos

Por décadas, o genoma de mamíferos foi considerado estritamente autônomo em relação à célula — confinado dentro do núcleo de uma única célula e isolado de suas vizinhas. Este estudo landmark publicado na Cell derruba essa premissa ao demonstrar que a instabilidade genômica pode desencadear a transferência física de fragmentos de DNA nuclear de uma célula humana para o genoma de uma célula adjacente, por meio de conexões em nanotubos microscópicos. As implicações são profundas: o dano ao genoma não é apenas uma crise celular privada — ele pode se propagar lateralmente por um tecido.

A equipe de pesquisa da UT Southwestern utilizou células epiteliais do pigmento retiniano humano imortalizadas por hTERT (RPE-1) e células epiteliais tubulares proximais renais (RPTECs), além de células cancerígenas HeLa, para estudar esse fenômeno. A instabilidade genômica foi induzida por múltiplos métodos ortogonais: tratamento com inibidores de CENP-E e Mps1 para causar erros de segregação mitótica, arresto prolongado com nocodazol seguido de liberação, depleção de Mad2 para acelerar a saída mitótica, quebras de fita dupla cromossômica induzidas por CRISPR-Cas9 no cromossomo 3p e radiação ionizante de 2 Gy. Em todos os casos, o DNA citoplasmático — visualizado com o corante SiR-DNA e a histona H2B marcada com fluorescência — foi observado transitando por estruturas de nanotubos que conectam células adjacentes.

Para provar definitivamente a transferência intercelular (em vez de contaminação citoplasmática ou pontes), a equipe cultivou em conjunto células que expressavam H2B-GFP com células que expressavam H2B-mCherry. A transferência bem-sucedida de DNA produziu células receptoras com marcação de H2B incompatível entre o núcleo e o citoplasma — uma assinatura que foi quantificada em 2.867 células provenientes de três experimentos independentes. Entre 1,1% e 3,9% dos micronúcleos apresentaram sinais de H2B incompatíveis, um valor que os autores apontam como uma subestimativa, dado que transferências entre células de mesma cor são invisíveis para esse ensaio. A frequência de transferência foi dependente da densidade celular e foi completamente abolida por um filtro transwell de poros de 4 μm que impediu o contato físico célula a célula, confirmando o mecanismo de nanotubos dependente de contato.

Os próprios nanotubos foram caracterizados como estruturas ricas em microtúbulos (positivas para α-tubulina), distintas das pontes de cromatina originadas de cromossomos dicêntricos. A velocidade média de transporte de DNA dentro dos nanotubos foi medida em ~390 nm/min. A marcação da membrana plasmática com CAAX-Halo confirmou que a carga atravessava conexões de nanotubos genuinamente envoltas por membrana. Aproximadamente 26,7% dos micronúcleos transferidos mantinham o revestimento de Lamin B1, enquanto o restante não apresentava revestimento — indicando que tanto DNAs citoplasmáticos envoltos pela lâmina quanto os expostos podem ser transferidos.

O mais notável é que o DNA transferido não era apenas um passageiro passivo — ele foi funcionalmente integrado. Os fragmentos transferidos foram herdados de forma estável ao longo de múltiplas gerações celulares como elementos genéticos extracromossômicos. Em um experimento de prova de conceito, a equipe demonstrou que o DNA que codifica genes de resistência a drogas foi transferido de células doadoras para células receptoras, que subsequentemente adquiriram resistência hereditária à droga correspondente — uma mudança fenotípica de novo conferida inteiramente pela transferência de DNA de forma horizontal. Isso posiciona a transferência de DNA mediada por nanotubos como um mecanismo até então não reconhecido de remodelação do genoma não autônoma em relação à célula em mamíferos, com potencial relevância para a evolução do câncer, o envelhecimento tecidual e a progressão de doenças.