Minicérebros cultivados em um laboratório a partir de células-tronco desenvolveram espontaneamente estruturas oculares rudimentares, relatam os cientistas em um novo artigo fascinante.
Em minúsculos organóides cerebrais de origem humana cultivados em pratos, dois copos ópticos bilateralmente simétricos foram vistos crescendo, refletindo o desenvolvimento das estruturas oculares em embriões humanos. Este resultado incrível nos ajudará a entender melhor o processo de diferenciação e desenvolvimento ocular, bem como as doenças oculares.
“Nosso trabalho destaca a notável capacidade dos organóides do cérebro de gerar estruturas sensoriais primitivas que são sensíveis à luz e abrigam tipos de células semelhantes aos encontrados no corpo”, disse o neurocientista Jay Gopalakrishnan, do University Hospital Düsseldorf, na Alemanha.
“Esses organóides podem ajudar a estudar as interações cérebro-olho durante o desenvolvimento do embrião, modelar distúrbios retinais congênitos e gerar tipos de células retinais específicas do paciente para testes de drogas personalizados e terapias de transplante.”
Os organóides cerebrais não são cérebros verdadeiros, como você pode estar pensando neles. Eles são pequenas estruturas tridimensionais cultivadas a partir de células-tronco pluripotentes induzidas – células colhidas de humanos adultos e submetidas à engenharia reversa em células-tronco, que têm o potencial de crescer em muitos tipos diferentes de tecido.
Nesse caso, essas células-tronco são induzidas a crescer em bolhas de tecido cerebral, sem nada que se pareça com pensamentos, emoções ou consciência. Esses ‘minicérebros’ são usados para fins de pesquisa em que o uso de cérebros vivos reais seria impossível, ou pelo menos, eticamente complicado – testar respostas a medicamentos, por exemplo, ou observar o desenvolvimento de células sob certas condições adversas.
Desta vez, Gopalakrishnan e seus colegas estavam procurando observar o desenvolvimento dos olhos.
Em pesquisas anteriores, outros cientistas usaram células-tronco embrionárias para desenvolver copos ópticos, as estruturas que se desenvolvem em quase todo o globo ocular durante o desenvolvimento embrionário. E outras pesquisas desenvolveram estruturas em forma de copo óptico a partir de células-tronco pluripotentes induzidas.
Em vez de cultivar essas estruturas diretamente, a equipe de Gopalakrishnan queria ver se elas poderiam ser cultivadas como uma parte integrada dos organóides cerebrais. Isso acrescentaria o benefício de ver como os dois tipos de tecido podem crescer juntos, em vez de apenas crescer as estruturas ópticas isoladamente.
“O desenvolvimento do olho é um processo complexo e compreendê-lo pode permitir sustentar a base molecular das doenças retinianas iniciais”, escreveram os pesquisadores em seu artigo.
“Assim, é crucial estudar as vesículas ópticas que são o primórdio do olho, cuja extremidade proximal está ligada ao prosencéfalo, essencial para a formação adequada do olho.”
Trabalhos anteriores no desenvolvimento de organóides mostraram evidências de células retinais, mas estas não desenvolveram estruturas ópticas, então a equipe mudou seus protocolos. Eles não tentaram forçar o desenvolvimento de células puramente neurais nos estágios iniciais da diferenciação neural e adicionaram acetato de retinol ao meio de cultura como uma ajuda para o desenvolvimento dos olhos.
Seus cérebros de bebê cuidadosamente tratados formaram taças ópticas logo aos 30 dias de desenvolvimento, com as estruturas claramente visíveis aos 50 dias. Isso é consistente com o tempo de desenvolvimento do olho no embrião humano, o que significa que esses organóides podem ser úteis para estudar os meandros desse processo.
Existem outras implicações também. Os copos ópticos continham diferentes tipos de células da retina, que se organizavam em redes neurais que respondiam à luz e até continham lentes e tecido da córnea. Finalmente, as estruturas exibiram conectividade retiniana a regiões do tecido cerebral.”
“No cérebro dos mamíferos, as fibras nervosas das células ganglionares da retina se estendem para se conectar com seus alvos cerebrais, um aspecto que nunca foi mostrado em um sistema in vitro”, disse Gopalakrishnan.
E é reproduzível. Dos 314 organóides cerebrais que a equipe cresceu, 73% desenvolveram copos ópticos. A equipe espera desenvolver estratégias para manter essas estruturas viáveis em escalas de tempo mais longas para a realização de pesquisas mais aprofundadas com enorme potencial, disseram os pesquisadores.
“Organóides cerebrais contendo vesículas ópticas exibindo tipos de células neuronais altamente especializados podem ser desenvolvidos, abrindo caminho para a geração de organóides personalizados e folhas epiteliais de pigmento da retina para transplante”, escreveram eles em seu artigo.
“Acreditamos que [estes] sejam organoides de próxima geração ajudando a modelar retinopatias que emergem de distúrbios do neurodesenvolvimento precoce.”
Publicado em 19/08/2021 20h11
Artigo original:
Estudo original: