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Pesquisadores de todo o mundo agora podem criar organoides corticais cerebrais altamente realistas – essencialmente cérebros artificiais em miniatura com redes neurais funcionais – graças a um protocolo proprietário lançado este mês por pesquisadores da Universidade da Califórnia em San Diego.
A nova técnica, publicada em Protocolos da Natureza, abre caminho para que os cientistas realizem pesquisas mais avançadas sobre autismo, esquizofrenia e outros distúrbios neurológicos nos quais a estrutura do cérebro geralmente é típica, mas a atividade elétrica está alterada. Isso é de acordo com Alysson Muotri, Ph.D., autor correspondente e diretor do Centro Integrado de Pesquisa Orbital de Células-Tronco Espaciais da UC San Diego Sanford Stem Cell Institute (SSCI). O SSCI é dirigido pela Dra. Catriona Jamieson, uma importante médica-cientista em biologia de células-tronco do câncer, cuja pesquisa explora a questão fundamental de como o espaço altera a progressão do câncer.
O método recentemente detalhado permite a criação de pequenas réplicas do cérebro humano tão realistas que rivalizam com “a complexidade da rede neural do cérebro fetal”, de acordo com Muotri, que também é professor no Departamento de Medicina da Faculdade de Medicina da UC San Diego. Pediatria e Medicina Celular e Molecular. Suas réplicas cerebrais já viajaram para a Estação Espacial Internacional (ISS), onde sua atividade foi estudada em condições de microgravidade.
Dois outros protocolos para a criação de organoides cerebrais são acessíveis ao público, mas nenhum deles permite que os pesquisadores estudem a atividade elétrica do cérebro. O método de Muotri, no entanto, permite aos pesquisadores estudar redes neurais criadas a partir de células-tronco de pacientes com diversas condições de desenvolvimento neurológico.
“Já não é necessário criar regiões diferentes e juntá-las”, disse Muotri, acrescentando que o seu protocolo permite que diferentes áreas do cérebro – como o córtex e o mesencéfalo – “se co-desenvolvam, como é naturalmente observado no desenvolvimento humano”.
“Acredito que veremos muitas derivações deste protocolo no futuro para o estudo de diferentes circuitos cerebrais”, acrescentou.
Esses “minicérebros” podem ser usados para testar drogas potencialmente terapêuticas e até mesmo terapias genéticas antes do uso do paciente, bem como para avaliar a eficácia e os efeitos colaterais, de acordo com Muotri.
Um plano para fazer isso já está em andamento. Muotri e pesquisadores da Universidade Federal do Amazonas em Manaus, Amazonas, Brasil, estão se unindo para registrar e investigar remédios tribais amazônicos para a doença de Alzheimer – não em modelos de camundongos baseados na Terra, mas em organoides cerebrais humanos doentes no espaço.
Uma recente subvenção Humans in Space – concedida pela Boryung, uma empresa líder em investimentos em saúde com sede na Coreia do Sul – ajudará a alimentar o projeto de pesquisa, que abrange vários continentes e habitats, desde as profundezas da floresta amazônica até o laboratório de Muotri no costa da Califórnia – e, eventualmente, para a Estação Espacial Internacional.
Outras possibilidades de pesquisa para os organoides cerebrais incluem modelagem de doenças, compreensão da consciência humana e experimentos espaciais adicionais. Em março, Muotri – em parceria com a NASA – enviou ao espaço uma série de organoides cerebrais feitos a partir de células-tronco de pacientes com doença de Alzheimer e ELA (esclerose lateral amiotrófica, também conhecida como doença de Lou Gehrig). A carga retornada em maio e os resultados, que eventualmente serão publicados, estão sendo revisados.
Como a microgravidade imita uma versão acelerada do envelhecimento na Terra, Muotri deverá ser capaz de testemunhar os efeitos de vários anos de progressão da doença enquanto estuda a carga útil da missão de um mês, incluindo alterações potenciais na produção de proteínas, vias de sinalização, stress oxidativo e epigenética.
“Esperamos novas descobertas – coisas que os pesquisadores não descobriram antes”, disse ele. “Ninguém enviou tal modelo ao espaço até agora.”
Os co-autores do estudo incluem Michael Q. Fitzgerald, Tiffany Chu, Francesca Puppo, Rebeca Blanch e Shankar Subramaniam, todos da UC San Diego, e Miguel Chillón, da Universitat Autònoma de Barcelona e da Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats, ambos em Barcelona, Espanha. Blanch também é afiliado à Universidade Autônoma de Barcelona.
Este trabalho foi apoiado pelos Institutos Nacionais de Saúde R01MH100175, R01NS105969, MH123828, R01NS123642, R01MH127077, R01ES033636, R21MH128827, R01AG078959, R01DA056908, R01HD107788, G012351, R21HD109616, R01MH107367, Instituto de Medicina Regenerativa da Califórnia (CIRM) DISC2-13515 e uma bolsa do Departamento de Defesa W81XWH2110306.
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