O Pré-tratamento com DMSO Potencializa a Formação de Organoides Renais a Partir de Células-Tronco

Organoides renais derivados de células-tronco pluripotentes induzidas humanas (hiPSCs) apresentam enorme potencial para modelar doenças renais, rastrear drogas nefrotóxicas e, futuramente, apoiar a medicina regenerativa. No entanto, os protocolos de diferenciação existentes permanecem ineficientes e inconsistentes entre linhagens celulares, o que motiva a busca por intervenções simples que melhorem a qualidade das células antes do início da diferenciação.

Este estudo do Instituto MERLN da Universidade de Maastricht investigou se um breve tratamento com dimetilsulfóxido (DMSO) em baixa dose poderia "condicionar" hiPSCs para se diferenciarem de forma mais eficiente em organoides renais. Três linhagens validadas de hiPSCs (LUMC, H101, H107) foram tratadas com 0%, 1% ou 2% de DMSO por 24 horas e, em seguida, submetidas ao bem estabelecido protocolo 2D em monocamada escalonado de Morizane et al. 2017, que progride por meio de estrias primitivas, mesoderme intermediário, progenitor de néfrons e, finalmente, estágio de organoide renal ao longo de 21 dias.

O tratamento com DMSO produziu diversas mudanças notáveis nas hiPSCs antes da diferenciação. Nas concentrações de 1–2%, o DMSO regulou negativamente fatores de transcrição chave de pluripotência (OCT4, SOX2) e alterou marcadores de superfície de pluripotência (TRA-1-60, TRA-1-81, SSEA3, SSEA4), conforme medido por citometria de fluxo. Foi detectada remodelação epigenética, consistente com a capacidade conhecida do DMSO de afetar a acessibilidade da cromatina. A morfologia das colônias tornou-se visivelmente alterada, com células exibindo aparência mais condensada e uniforme. A análise do ciclo celular confirmou sincronização na fase G1, coerente com relatos anteriores de que o DMSO inibe a fosforilação do retinoblastoma por meio da modulação da via PI3K, efetivamente pausando as células em um estado mais receptivo aos sinais de diferenciação.

Os resultados da diferenciação a jusante foram substancialmente melhorados. No dia 9 do protocolo, as hiPSCs tratadas com DMSO apresentaram expressão significativamente aumentada de SIX2, o marcador definidor das células progenitoras de néfrons da mesoderme metanéfrica. Ao final do protocolo de 21 dias, culturas condicionadas com DMSO produziram mais organoides renais com estruturas tubulares claramente definidas — incluindo túbulos proximais, túbulos distais, estruturas semelhantes a glomérulos e marcadores de ducto coletor (PODXL, LRP2, GATA3) — em comparação aos controles não tratados. O efeito foi observado em múltiplas linhagens independentes de hiPSCs, sugerindo que o benefício não é específico de linhagem.

Os autores propõem que o impacto do DMSO na via de sinalização PI3K, na dinâmica do citoesqueleto, na adesão celular e no estado epigenético, em conjunto, preparam as hiPSCs para um estado pluripotente de transição mais responsivo à sinalização por Wnt (CHIR99021), Activina A e FGF9 utilizada no protocolo de Morizane. O baixo custo, a simplicidade e a ampla aplicabilidade de uma etapa de pré-tratamento de 24 horas com DMSO tornam essa uma modificação prontamente adotável. As limitações incluem a necessidade de maior dissecção mecanicista dos alvos epigenéticos do DMSO, a ausência de dados em resolução de célula única caracterizando a composição dos organoides e questões em aberto sobre se populações celulares fora do alvo em momentos posteriores de cultivo também são reduzidas.