Em um estudo recente, publicado em 6 de agosto na revista Nature Communications, Accorsi demonstra que os olhos dos caramujos de maçã e os olhos humanos compartilham diversas características anatômicas e genéticas.

“Os caramujos de maçã são organismos extraordinários,” afirmou Accorsi. “Eles oferecem uma oportunidade única para estudar a regeneração de órgãos sensoriais complexos. Até agora, não tínhamos um sistema para investigar a regeneração ocular completa.”

A equipe dela também desenvolveu métodos para editar o genoma do caramujo de maçã, permitindo que investiguem os mecanismos genéticos e moleculares por trás da regeneração ocular.

Um caramujo rápido

O caramujo de maçã dourado (Pomacea canaliculata) é uma espécie de caramujo de água doce originária da América do Sul. Atualmente, é invasivo em muitas partes do mundo, mas Accorsi afirma que as mesmas características que fazem dos caramujos de maçã uma espécie invasora também os tornam adequados para pesquisa em laboratório.

“Os caramujos de maçã são resilientes, têm tempo de reprodução muito curto e geram muitos filhotes,” disse ela.

Além de serem fáceis de cultivar em laboratório, os caramujos de maçã possuem olhos do tipo “câmera” — o mesmo tipo que os humanos.

Os caramujos são conhecidos por suas habilidades regenerativas há séculos; em 1766, um pesquisador observou que caramujos comuns decapitados podiam regenerar suas cabeças inteiras. Contudo, Accorsi é a primeira a utilizar essa característica na pesquisa sobre regeneração.

“Quando comecei a estudar isso, me perguntei por que ninguém estava utilizando caramujos para investigar a regeneração,” disse Accorsi. “Acredito que isso tenha ocorrido porque não encontramos o caramujo ideal para pesquisas, até agora. Muitos outros caramujos são difíceis ou muito lentos de reproduzir em laboratório, e várias espécies passam por metamorfose, o que traz um desafio adicional.”

Olhos como os de uma câmera

Existem muitos tipos de olhos no reino animal, mas os olhos do tipo câmera são conhecidos por produzirem imagens de alta resolução. Eles possuem uma córnea protetora, uma lente para focalizar a luz e uma retina que contém milhões de células fotossensíveis. Esses olhos são encontrados em todos os vertebrados, além de alguns tipos de aranhas, lulas, polvos e certos caramujos.

Através de uma combinação de dissecações, microscopia e análise genômica, a equipe de Accorsi demonstrou que os olhos do caramujo de maçã são anatomicamente e geneticamente semelhantes aos olhos humanos.

“Trabalhamos bastante para mostrar que muitos genes envolvidos no desenvolvimento ocular humano também estão presentes no caramujo,” disse Accorsi. “Após a regeneração, a morfologia e a expressão gênica do novo olho são virtualmente idênticas às do original.”

Como regenerar um olho

Mas como os caramujos conseguem regenerar seus olhos após a amputação? Os pesquisadores descobriram que o processo leva cerca de um mês e consiste em várias fases. Primeiro, a ferida deve cicatrizar para evitar infecções e perda de fluidos, o que geralmente leva em torno de 24 horas. Em seguida, células não especializadas migram e se proliferam na área. Ao longo de aproximadamente uma semana e meia, essas células se especializam e começam a formar estruturas oculares, incluindo a lente e a retina. No 15º dia após a amputação, todas as estruturas oculares estão presentes, incluindo o nervo óptico, mas essas estruturas continuam a amadurecer e crescer por mais algumas semanas.

“Ainda não temos evidências conclusivas de que eles conseguem ver imagens, mas anatomicamente, eles possuem todos os componentes necessários para formar uma imagem,” disse Accorsi. “Seria muito interessante desenvolver um teste comportamental para mostrar que os caramujos conseguem processar estímulos utilizando seus novos olhos da mesma forma que faziam com os originais. Isso é algo em que estamos trabalhando.”

A equipe também investigou quais genes estavam ativos durante o processo de regeneração. Eles mostraram que imediatamente após a amputação, os caramujos tinham cerca de 9.000 genes expressos em taxas diferentes em comparação aos olhos normais. Após 28 dias, 1.175 genes ainda apresentavam uma expressão diferente no olho regenerado, sugerindo que, embora os olhos pareçam completamente desenvolvidos após um mês, a maturação completa pode levar mais tempo.

Genes da regeneração

Para entender melhor como os genes regulam a regeneração, Accorsi desenvolveu métodos para editar o genoma dos caramujos utilizando CRISPR-Cas9.

“A ideia é que nós mutamos genes específicos e depois observamos qual o efeito isso tem no animal, o que pode nos ajudar a compreender a função de diferentes partes do genoma,” afirmou Accorsi.

Como primeiro teste, a equipe utilizou CRISPR/Cas9 para mutar um gene chamado pax6 em embriões de caramujo. O gene pax6 é conhecido por controlar o desenvolvimento e a organização dos olhos e do cérebro em humanos, camundongos e drosófilas. Assim como os humanos, os caramujos possuem duas cópias de cada gene — uma de cada progenitor. Os pesquisadores demonstraram que, quando os caramujos de maçã têm duas versões não funcionais de pax6, eles se desenvolvem sem olhos, o que comprova que pax6 também é essencial para o desenvolvimento inicial dos olhos nos caramujos.

Accorsi está trabalhando na próxima etapa: testar se pax6 também desempenha um papel na regeneração ocular. Para isso, os pesquisadores precisarão mutar ou desativar pax6 em caramujos adultos e, em seguida, avaliar sua capacidade regenerativa.

Ela também investiga outros genes relacionados aos olhos, incluindo aqueles que codificam partes específicas do olho, como a lente ou a retina, além de genes que controlam pax6.

“Se encontrarmos um conjunto de genes que são importantes para a regeneração ocular e esses genes também estão presentes em vertebrados, teoricamente poderíamos ativá-los para possibilitar a regeneração ocular em humanos,” afirmou Accorsi.

Outros autores do estudo incluem Asmita Gattamraju da UC Davis, e Brenda Pardo, Eric Ross, Timothy J. Corbin, Melainia McClain, Kyle Weaver, Kym Delventhal, Jason A. Morrison, Mary Cathleen McKinney, Sean A. McKinney e Alejandro Sanchez Alvarado do Stowers Institute for Medical Research. Accorsi realizou a maior parte da pesquisa para este estudo no Stowers Institute for Medical Research, onde atuou como pesquisadora pós-doutoral antes de se juntar à UC Davis em 2024.

O estudo foi financiado pelo Howard Hughes Medical Institute, pela Society for Developmental Biology, pela American Association for Anatomy e pelo Stowers Institute for Medical Research.