.
Pesquisadores da Universidade de Michigan desenvolveram um método para produzir cérebros em miniatura crescidos artificialmente – chamados organoides cerebrais humanos – livres de células animais que poderiam melhorar muito a maneira como as condições neurodegenerativas são estudadas e, eventualmente, tratadas.
Durante a última década de pesquisa de doenças neurológicas, os cientistas exploraram o uso de organoides do cérebro humano como uma alternativa aos modelos de camundongos. Esses tecidos 3D automontados derivados de células-tronco embrionárias ou pluripotentes modelam mais de perto a estrutura complexa do cérebro em comparação com as culturas bidimensionais convencionais.
Até agora, a rede projetada de proteínas e moléculas que dão estrutura às células nos organoides do cérebro, conhecidas como matrizes extracelulares, costumava usar uma substância derivada de sarcomas de camundongos chamada Matrigel. Esse método sofre desvantagens significativas, com uma composição relativamente indefinida e variabilidade de lote para lote.
A mais recente pesquisa UM, publicada em Anais de Neurologia Clínica e Translacional, oferece uma solução para superar as fraquezas de Matrigel. Os pesquisadores criaram um novo método de cultura que usa uma matriz extracelular projetada para organoides cerebrais humanos – sem a presença de componentes animais – e melhorou a neurogênese dos organoides cerebrais em comparação com estudos anteriores.
“Este avanço no desenvolvimento de organoides do cérebro humano livres de componentes animais permitirá avanços significativos na compreensão da biologia do neurodesenvolvimento”, disse o autor sênior Joerg Lahann, Ph.D., diretor do UM Biointerfaces Institute e Wolfgang Pauli Collegiate Professor of Engenharia Química da UM.
“Os cientistas há muito lutam para traduzir a pesquisa com animais para o mundo clínico, e esse novo método tornará mais fácil para a pesquisa translacional passar do laboratório para a clínica”.
As matrizes extracelulares fundamentais dos organoides cerebrais da equipe de pesquisa eram compostas de fibronectina humana, uma proteína que serve como estrutura nativa para as células-tronco aderirem, se diferenciarem e amadurecerem. Eles foram suportados por um andaime de polímero altamente poroso.
Os organoides foram cultivados por meses, enquanto a equipe do laboratório não conseguiu entrar no prédio devido à pandemia de COVID 19.
Usando proteômica, os pesquisadores descobriram que seus organoides cerebrais desenvolveram líquido cefalorraquidiano, um líquido claro que flui ao redor do cérebro saudável e da medula espinhal. Este fluido correspondeu mais de perto ao CSF adulto humano em comparação com um estudo de referência de organoides do cérebro humano desenvolvido em Matrigel.
“Quando nossos cérebros estão se desenvolvendo naturalmente no útero, é claro que não estão crescendo em um leito de matriz extracelular produzida por células cancerígenas de camundongos”, disse o primeiro autor Ayse Muñiz, Ph.D., que era aluno de pós-graduação na UM Macromolecular Science e Programa de Engenharia no momento da obra.
“Ao colocar as células em um nicho projetado que se assemelha mais ao seu ambiente natural, previmos que observaríamos diferenças no desenvolvimento de organoides que imitam mais fielmente o que vemos na natureza”.
O sucesso desses organoides cerebrais livres de xenogênicos abre as portas para a reprogramação com células de pacientes com doenças neurodegenerativas, diz a coautora Eva Feldman, MD, Ph.D., diretora do ALS Center of Excellence na UM e James W. Albers Distinguished Professor of Neurology na UM Medical School.
“Existe a possibilidade de retirar as células-tronco de um paciente com uma condição como ELA ou Alzheimer e, essencialmente, construir um mini-cérebro avatar desse paciente para investigar possíveis tratamentos ou modelar como sua doença irá progredir”, disse Feldman. “Esses modelos criariam outro caminho para prever doenças e estudar o tratamento em um nível personalizado para condições que geralmente variam muito de pessoa para pessoa”.
.
