Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert
Pequenas bolhas de tecido cerebral humano transplantadas em camundongos acabaram de conquistar um marco importante no caminho para uma nova maneira de curar lesões cerebrais graves.
Os minicérebros humanos transplantados não só integraram com o tecido cerebral circundante do camundongos, mas os neurônios nos organoides começaram a responder a estímulos visuais: imagens e luzes em preto e branco brilhavam nos olhos dos camundongos.
E isso aconteceu em um período de três meses.
“Não esperávamos ver esse grau de integração funcional tão cedo”, disse o médico e neurocirurgião H. Isaac Chen, da Universidade da Pensilvânia, EUA.
“Houve outros estudos sobre o transplante de células individuais que mostram que mesmo 9 ou 10 meses depois de transplantar neurônios humanos em um roedor, eles ainda não estão completamente maduros”.
Unir pedaços de cérebros humanos, neste caso conhecidos como organoides corticais, em cérebros de roedores está se tornando um processo cada vez mais sofisticado. Primeiro, foram neurônios individuais; mais recentemente, os cientistas transplantaram com sucesso organoides corticais humanos para os cérebros de camundongos bebês e camundongos adultos que se juntaram ao tecido circundante e mostraram sinais de funcionalidade.
Agora, Chen e sua equipe deram o próximo passo: transplantar tecido cerebral humano em camundongos adultos com grandes lesões corticais, para ver se eles também podem mostrar integração funcional.
“Focamos não apenas no transplante de células individuais, mas também no transplante de tecidos”, disse Chen.
“Os organoides do cérebro têm uma estrutura única que se assemelha ao cérebro em si. Pudemos observar os neurônios individuais dentro dessa estrutura para obter uma compreensão mais profunda da integração dos organoides transplantados.”
Para desenvolver os minicérebros humanos, os pesquisadores usaram células-tronco pluripotentes induzidas geneticamente modificadas para expressar uma proteína verde fluorescente.
Células-tronco pluripotentes induzidas são geradas a partir de células-tronco adultas submetidas a engenharia reversa em um estado indiferenciado semelhante ao embrionário; ou seja, podem se desenvolver em muitos tipos diferentes de células. A proteína fluorescente verde dá aos organoides a capacidade de fluorescência.
Essas células-tronco foram cultivadas em neurônios humanos ao longo de cerca de 80 dias, desenvolvendo-se em pequenos organoides. Depois que os organoides cresceram, os pesquisadores começaram a transplantá-los para o cérebro de 10 camundongos machos adultos.
Os pesquisadores primeiro criaram uma cavidade no cérebro de cada camundongo do tamanho do organoide, com cerca de 2 milímetros de diâmetro; esta cavidade representou uma lesão cerebral grave. Uma vez que a cavidade foi criada, o organoide foi inserido e os camundongos suturados com um tempo para cicatrizar.
Para ver como o organoide se integrava ao cérebro após a cicatrização, os pesquisadores injetaram nos olhos dos camundongos um vírus com marcadores fluorescentes que viajaram ao longo de suas sinapses. Eles foram então capazes de rastrear as conexões neuronais da retina dos camundongos, até os organoides transplantados do cérebro.
Então, enquanto os camundongos viam luzes piscando e imagens que consistiam em barras pretas e brancas alternadas, os pesquisadores usaram eletrodos para estudar a atividade dentro do organoide. Cerca de 25 por cento dos neurônios humanos responderam à estimulação luminosa.
“Vimos que um bom número de neurônios dentro do organoide respondeu a orientações específicas de luz, o que nos dá evidências de que esses neurônios dos organoides foram capazes não apenas de se integrar ao sistema visual, mas também de adotar funções muito específicas do córtex visual,” disse Chen.
O experimento foi limitado a três meses por causa das limitações da imunossupressão necessária para impedir que os corpos dos camundongos rejeitassem o tecido humano. Na conclusão do experimento, os camundongos foram eutanasiados.
Devido a esse curto período de tempo, é possível que os neurônios humanos não estivessem totalmente maduros. Isso poderia explicar por que a capacidade de resposta dos neurônios não foi maior, disseram os pesquisadores.
No entanto, os resultados são promissores para esta linha de investigação e podem ser usados para projetar e refinar experimentos futuros. A equipe recomenda o uso de roedores imunossuprimidos geneticamente para estudos de longo prazo.
“Os tecidos neurais têm o potencial de reconstruir áreas do cérebro lesionado”, disse Chen.
“Ainda não resolvemos tudo, mas este é um primeiro passo muito sólido. Agora, queremos entender como os organoides podem ser usados em outras áreas do córtex, não apenas no córtex visual, e queremos entender as regras que orientar como os neurônios organoides se integram ao cérebro para que possamos controlar melhor esse processo e fazê-lo acontecer mais rápido”.
A pesquisa foi publicada na Cell Stem Cell.
