Pequenas bolhas de tecido cerebral humano transplantadas em ratos acabaram de passar por um marco importante no caminho para uma nova maneira de curar lesões cerebrais graves.
Os mini-cérebros humanos enxertados não se integraram apenas ao tecido cerebral do rato circundante – os neurônios nos organoides começaram a responder a estímulos visuais: imagens e luzes em preto e branco brilhavam nos olhos dos ratos.
E isso aconteceu em um período de três meses.
“Não esperávamos ver esse grau de integração funcional tão cedo”, diz o médico e neurocirurgião H. Isaac Chen, da Universidade da Pensilvânia.
“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 cada vez mais sofisticado. Primeiro, foram neurônios individuais; mais recentemente, os cientistas transplantaram com sucesso organoides corticais humanos para os cérebros de ratos 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 ratos 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”, diz Chen.
“Os organoides do cérebro têm arquitetura; eles têm uma estrutura que se assemelha ao cérebro. Pudemos observar os neurônios individuais dentro dessa estrutura para obter uma compreensão mais profunda da integração dos organoides transplantados.”
Para desenvolver os mini-cérebros humanos, os pesquisadores usaram células-tronco pluripotentes induzidas geneticamente modificadas para expressar 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 ratos machos adultos.
Os pesquisadores primeiro criaram uma cavidade no cérebro de cada rato 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 ratos suturados e deixados cicatrizar.
Para ver como o organoide se integrava ao cérebro após a cura, os pesquisadores injetaram nos olhos dos ratos vírus com marcadores fluorescentes que viajaram ao longo de suas sinapses. Eles foram então capazes de rastrear as conexões neuronais da retina dos ratos, até os organoides transplantados do cérebro.
Então, enquanto os ratos 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 organoides foram capazes não apenas de se integrar ao sistema visual, mas também de adotar funções muito específicas do sistema visual. córtex”, diz Chen.
O experimento foi limitado a três meses por causa das limitações da imunossupressão necessária para impedir que os corpos dos ratos rejeitassem o tecido humano. Na conclusão do experimento, os ratos 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, dizem 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”, diz 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”.
Publicado em 11/02/2023 19h13
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