O “tour de force” técnico permite aos pesquisadores traçar a árvore genealógica das células cerebrais cruciais.
Em um “tour de force” técnico, os pesquisadores analisaram vários traços de células individuais para identificar aqueles que dão origem a componentes cruciais do cérebro humano.
A análise, publicada em 16 de março na Cell, usa uma combinação de análise de proteínas e RNA para purificar e classificar meticulosamente células-tronco individuais e seus parentes próximos isolados de cérebros humanos. Os pesquisadores então injetaram diferentes tipos de células em camundongos e monitoraram as células à medida que se dividiam e sua progênie assumia funções especializadas no cérebro.
A esperança é que este estudo, e outros semelhantes, ilumine como esses programas de desenvolvimento dão errado em doenças neurológicas – e como eles podem ser aproveitados para criar novas terapias. “O censo de células-tronco e progenitoras no cérebro humano em desenvolvimento está realmente apenas começando”, diz Arnold Kriegstein, neurocientista do desenvolvimento da Universidade da Califórnia, San Francisco, que não participou da pesquisa. “Este trabalho oferece uma boa janela para parte dessa complexidade.”
Conjunto celular
O cérebro é uma intrincada sinfonia de diferentes células, cada uma das quais desempenha funções essenciais. Células em forma de estrela conhecidas como astrócitos, por exemplo, são importantes para apoiar o metabolismo nos neurônios, e a perda da função dos astrócitos está ligada a condições neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer. Os oligodendrócitos são células que criam uma bainha protetora e isolante ao redor das conexões entre os neurônios. Quando eles são danificados – como em doenças como a esclerose múltipla – a comunicação entre os neurônios diminui ou para completamente.
Para entender como essas células surgem, os biólogos de células-tronco Irving Weissman e Daniel Liu e seus colegas da Universidade de Stanford, na Califórnia, aproveitaram uma nova tecnologia que lhes permitiria estudar o destino do desenvolvimento de células individuais retiradas de cérebros humanos.
A equipe isolou células cerebrais de fetos humanos com 17 a 19 semanas de idade e testou as células em busca de uma bateria de 11 proteínas na superfície celular, incluindo seis associadas ao desenvolvimento de células neurais. Eles também analisaram os níveis de RNA como uma medida da atividade do gene e usaram essa informação para purificar 10 tipos de células que provavelmente darão origem a astrócitos, oligodendrócitos e neurônios.
Os pesquisadores então injetaram as células purificadas em cérebros de camundongos. Seis meses depois, eles analisaram esses camundongos para descobrir para onde as células e seus descendentes haviam migrado e quais identidades celulares haviam assumido.
A abordagem permitiu à equipe definir um novo tipo de célula progenitora que dá origem às células gliais, um agrupamento que inclui astrócitos e oligodendrócitos (consulte ‘Como fazer um cérebro’). Esses progenitores são derivados de células que são mais esparsas em cérebros de camundongos do que em cérebros humanos, diz Liu. “Achamos que esse tipo de célula pode ser importante para adaptações específicas que os cérebros dos primatas fizeram”, diz ele.
A equipe também descobriu que altos níveis de uma proteína chamada Thy1 estão associados a células da linhagem de oligodendrócitos. Isso contraria descobertas anteriores, que sugeriam que Thy1 era um marcador para neurônios em vez de oligodendrócitos, diz Steven Goldman, neurologista do Centro Médico da Universidade de Rochester, em Nova York, e chefe de terapia do sistema nervoso central da Sana Biotechnology, em Cambridge, Massachusetts.
Essas diferenças também podem ser o resultado da resolução aprimorada de diferentes tipos de células da nova abordagem, diz Goldman, acrescentando que o trabalho é “um tour de force técnico. … Eles elevaram o nível do campo. Weissman diz que a técnica também pode ser útil para estudar outros tipos de células-tronco.
Cerveja complexa para um cérebro
O estudo é uma importante contribuição para o crescente conhecimento das linhagens celulares que dão origem ao cérebro humano, concorda Kriegstein. Mas ele observa que o desenvolvimento de células-tronco humanas em camundongos pode não refletir totalmente como as células se desenvolveriam em cérebros humanos.
Goldman teme que as linhagens derivadas da análise não reflitam a plasticidade do desenvolvimento das células neurais. Outra pesquisa descobriu que algumas células do cérebro podem começar em uma linhagem, apenas para mudar de caminho e emergir como uma célula neural não relacionada, diz ele. Liu e Weissman acham que parte dessa aparente plasticidade foi, em vez disso, um artefato do estudo de misturas de células e pode não ser tão pronunciado ao usar os rigorosos critérios de seleção para purificação de células que eles desenvolveram.
Mas Goldman suspeita que outros fatores influenciam como as células neurais permanecem comprometidas com sua linhagem. “O sistema nervoso é mais complicado em termos de diversificação”, diz Goldman. “Ainda há muito a aprender.”
Publicado em 26/03/2023 19h26
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