Aptâmeros de DNA Identificam com Precisão Células Senescentes Sem Conhecimento Prévio do Alvo

A senescência celular — prisão irreversível do ciclo celular induzida por estresse ou dano — contribui para o envelhecimento e doenças relacionadas à idade por meio do fenótipo secretório associado à senescência (SASP), de natureza pró-inflamatória. Um problema histórico na área é a ausência de um único biomarcador universal; os pesquisadores precisam combinar múltiplos indicadores (p16, p21, SA-β-gal, fatores do SASP, morfologia) para identificar com confiança células senescentes. Essa lacuna dificulta tanto a pesquisa básica quanto o desenvolvimento de senolíticos que devem eliminar seletivamente células senescentes sem prejudicar tecidos saudáveis.

Para abordar esse problema, a equipe da Mayo Clinic aplicou a Evolução Sistemática de Ligantes por Enriquecimento EXponencial (SELEX) — um processo iterativo de seleção in vitro — para desenvolver aptâmeros de DNA de fita simples diretamente contra fibroblastos adultos de camundongo (MAFs) senescentes. A senescência foi induzida com etoposídeo e rigorosamente validada por coloração com SA-β-gal, alterações morfológicas, RT-qPCR de marcadores de p16/p21/SASP e perda de Ki67. Bibliotecas iniciais contendo trilhões de DNAs aleatórios de 80 nucleotídeos foram submetidas a nove ciclos: os aptâmeros foram primeiro depletados contra MAFs saudáveis (contra-seleção) e, em seguida, positivamente selecionados em MAFs senescentes. O enriquecimento da biblioteca foi acompanhado por qPCR e sequenciamento de nova geração.

Na rodada 7, a recuperação aumentou acentuadamente e se manteve até a rodada 9. O sequenciamento profundo confirmou a convergência da biblioteca a partir da rodada 5. Dez aptâmeros candidatos foram sintetizados e triados. Todos os dez se ligaram a MAFs senescentes em maior grau do que a células controle, conforme avaliado por ensaio de recuperação por qPCR; seis apresentaram coloração preferencial estatisticamente significativa, utilizando imagem fluorescente com estreptavidina-biotina na plataforma IncuCyte. Crucialmente, a ligação não foi um artefato de cultivo prolongado: células controle submetidas a privação de soro não adquiriram capacidade de ligação aos aptâmeros, mas o tratamento com tripsina das células senescentes reduziu acentuadamente a ligação, implicando uma proteína de superfície celular ou da matriz extracelular como alvo.

Dois aptâmeros — 6757 e 6758 — demonstraram ligação à fibronectina, especificamente a uma forma presente em células senescentes, com afinidade sub-nanomolar mesmo em misturas proteicas complexas. Os aptâmeros apresentaram seletividade ampla para múltiplos tipos de células senescentes (incluindo senescência induzida por radiação e por oncogene) e múltiplas linhagens celulares de camundongo, sugerindo que o epítopo de fibronectina reconhecido por eles é uma característica geral do fenótipo senescente, e não específica de um método de indução. Em tecido pulmonar de camundongos idosos, um aptâmero apresentou coloração significativamente maior em comparação a controles jovens, e essa coloração foi acentuadamente reduzida em camundongos transgênicos INK-ATTAC nos quais células senescentes que expressam p16 foram eliminadas farmacogeneticamente, proporcionando uma validação in vivo convincente.

Este estudo demonstra que a SELEX baseada em células, sem hipóteses prévias, pode gerar reagentes de DNA específicos para senescência sem exigir conhecimento prévio do alvo molecular. Os aptâmeros identificados, particularmente os que têm como alvo a fibronectina, podem atuar como agentes de diagnóstico por imagem, ferramentas para purificação ou quantificação de células senescentes, ou como fragmentos de direcionamento em conjugados aptâmero-fármaco senolíticos — análogos aos conjugados anticorpo-fármaco, porém potencialmente mais baratos e com maior tratabilidade química.