(dr) MRC Laboratory of Molecular Biology
Um minicérebro criado em laboratório por pesquisadores do Laboratório do Conselho de Pesquisa Médica de Biologia Molecular e da Universidade de Cambridge (Reino Unido) se conectou a uma medula espinhal sozinho. Essa é a primeira vez que tal organoide faz isso. O cérebro miniaturizado também foi o primeiro a iniciar o movimento muscular na história.
Cientistas cultivam cérebros miniaturizados em laboratório há alguns anos. O último estudo, no entanto, representa o mais sofisticado já criado.
Composto por cerca de dois milhões de neurônios organizados, o organoide é semelhante ao cérebro fetal humano entre 12 e 13 semanas. Nesse estágio, não é complexo o bastante para ter pensamentos, sentimentos ou consciência, mas também não é totalmente inerte.
Quando colocado ao lado de um pedaço de medula espinhal de camundongo e de um pedaço de tecido muscular de camundongo, essa “bolha de células cerebrais humanas”, do tamanho de uma ervilha, enviou seus longos tentáculos para “checar” os vizinhos.
Usando microscopia ao vivo de longo prazo, os pesquisadores puderam observar como o minicérebro se conectou espontaneamente à medula espinhal e ao tecido muscular próximos.
De acordo com os pesquisadores, depois de duas a três semanas em cultura conjunta, densos axônios do organoide puderam ser vistos inervando a medula espinhal do rato, e sinapses eram visíveis entre os axônios humanos projetados e os neurônios da medula espinhal do animal.
Além de se mover, os minicérebros também foram as primeiras amostras a iniciar o movimento muscular, assim como os neurônios motores fazem em nossos próprios cérebros.
Os cientistas observaram contrações musculares visíveis e controladas. Além disso, ao estimular brevemente um dos setores do axônio, a equipe foi capaz de provocar uma contração muscular robusta e organizada.
Obstáculos
Os organoides cerebrais são algumas das melhores ferramentas que os cientistas têm para entender o desenvolvimento do e as doenças que atingem o cérebro humano, mas cultivá-los além de um certo estágio é um desafio.
Hoje, a maioria dos organoides cerebrais é criada a partir de células-tronco humanas, que se organizam espontaneamente nas estruturas e camadas necessárias para o desenvolvimento inicial do cérebro.
O problema é que, quando esse “aglomerado de células” chega a um certo tamanho, o meio fica privado de nutrientes e oxigênio e deixa de se tornar útil.
A recente pesquisa foi uma das primeiras a superar esse limite. Ao fatiar os organoides e colocá-los em uma membrana porosa, os pesquisadores garantiram que seus minicérebros pudessem simultaneamente usar o ar acima e absorver os nutrientes abaixo, permanecendo saudáveis depois de um ano em suas placas de Petri.
Aplicações
Embora esses minicérebros sejam mais sofisticados do que os anteriores, eles ainda são extremamente pequenos e estão longe da complexidade total de suas contrapartes humanas naturais. No entanto, os pesquisadores estão esperançosos de que o sucesso de sua nova abordagem nos permita modelar doenças cerebrais em maior detalhe do que nunca.
“Por exemplo, [a técnica] abre a porta para o estudo das condições do neurodesenvolvimento do corpo caloso, dos desequilíbrios dos circuitos neuronais vistos na epilepsia e de outros defeitos nos quais a conectividade desempenha um papel, como no autismo e na esquizofrenia”, escreveram em um artigo. O texto foi publicado na revista científica Nature Neuroscience.
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