Pesquisadores criam cérebro híbrido rato-humano para estudar doenças

Para solucionar mais uma peça do quebra-cabeça envolvendo o funcionamento do nosso cérebro, cientistas da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, criaram estruturas em miniatura semelhantes ao cérebro humano – também conhecidas como organoides cerebrais – que foram transplantadas em ratos.

Em artigo publicado no periódico Nature Communications, os pesquisadores detalharam como neurônios cultivados a partir de células-tronco humanas podem interagir com células nervosas em roedores vivos. Um dos objetivos do experimento envolve gerar terapias para doenças neurológicas.

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De acordo com a professora Patrícia Braga, do Departamento de Microbiologia do Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) da USP, o primeiro passo para que um estudo dessa magnitude fosse realizado foi dado em 2006, quando o cientista japonês Shinya Yamanaka, pesquisador de células-tronco adultas, desvendou como células maduras podem ser reprogramadas de modo a tornarem-se pluripotentes, ou seja, células que têm a capacidade de se transformar em qualquer tipo de célula adulta.

“Yamanaka desenvolveu uma tecnologia de reprogramação celular utilizando células da pele de um camundongo”, esclarece a especialista. Em linhas gerais, utilizando vírus recombinados, o médico reprogramou as células da pele que “voltaram no tempo e se tornaram células embrionárias”, sumariza ela.

O novo estudo utilizou a tecnologia para cultivar células cerebrais humanas. Depois de cultivadas, as células humanas foram injetadas no cérebro de filhotes de ratos recém-nascidos, com a expectativa de que elas crescessem junto com as dos ratos.

O ineditismo do trabalho, conforme Patrícia, está em sair dos modelos in vitro (ou seja, em que células são cultivadas fora de um organismo vivo) para um modelo in vivo, em que as células são vascularizadas em um animal, “com sangue passando e alimentando essas células”.

De acordo com a especialista, as células humanas amadurecem muito mais lentamente do que as células de ratos. Por isso, foram necessários mais de seis meses de espera para que os organoides se integrassem totalmente nos cérebros dos ratos. Quando eles finalmente examinaram os cérebros dos animais no final desse período, os cientistas atestaram que a integração havia sido bem-sucedida.

No artigo, os pesquisadores descreveram como eles projetaram geneticamente os neurônios nos organoides para disparar quando estimulados com luz de um cabo de fibra óptica embutido no cérebro dos ratos. A equipe treinou os ratos para lamber um bico para receber água enquanto a luz estava acesa. Depois, quando eles iluminaram os cérebros híbridos, os ratos foram solicitados a lamber o bico, o que significa que as células humanas se integraram o suficiente para ajudar a orientar o comportamento dos animais.

“O que eles queriam checar é se era possível ter algum tipo de controle e interação do ambiente externo com esse cérebro híbrido humano-rato”, sintetiza ela. Com o objetivo de utilizar o experimento para entender uma série de distúrbios cerebrais, os cientistas também criaram organoides cerebrais a partir de células-tronco de três pessoas com uma condição genética chamada síndrome de Timothy, que pode causar sintomas semelhantes aos observados no autismo.

Ao compararem o modelo in vitro, com o modelo transplantado em ratos, os pesquisadores notaram que a versão in vivo “respondia de uma maneira muito mais madura aos estímulos, tinha muito mais sinais elétricos e maior arborização, ou seja, os neurônios eram mais arborizados e ramificados”. Para a professora, são essas diferenças sutis expostas pelo uso do modelo animal que podem ser utilizadas para obtermos novos dados sobre, por exemplo, o funcionamento de doenças neurológicas. A partir da observação, novas técnicas de diagnóstico e tratamento podem ser desenhadas.  

No futuro, esse tipo de estudo precisa lidar com as implicações éticas que envolvem a criação de híbridos roedores-humanos. “Não sabemos que tipo de similaridade os animais híbridos podem guardar com neurônios humanos; como isso pode ser refletido no comportamento deles, por exemplo.” Ainda assim, mais pesquisas dessa natureza podem iluminar nosso conhecimento sobre como nosso cérebro realmente opera.