Cientistas implantam tecido cerebral humano em ratos

Organoides cerebrais humanos se integraram ao sistema nervoso dos animais após transplante experimental. Achado abre novas possibilidades para pesquisas sobre autismo, epilepsia e esquizofrenia.Uma equipe de cientistas transplantou tecido cerebral humano cultivado em laboratório para ratos geneticamente modificados, em um avanço que pode acelerar pesquisas sobre transtornos neurológicos e psiquiátricos.

O estudo, publicado na quarta-feira (16/09) na revista Nature, pode contribuir para investigações sobre as causas e os mecanismos de doenças como autismo, epilepsia, paralisia cerebral e esquizofrenia.

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Acesso inédito ao tecido nervoso humano vivo

Após o transplante, o tecido humano reproduziu características centrais do desenvolvimento cerebral, incluindo a formação de redes neuronais funcionais. Os enxertos foram implantados em ratos modificados para não desenvolverem grande parte do próprio córtex cerebral, camada mais externa do cérebro.

Segundo os autores, o resultado é relevante porque o acesso a tecido cerebral humano vivo para pesquisa é extremamente limitado por razões éticas.

"Isso nos dá uma forma de estudar o tecido neural humano em diferentes níveis, dos genes e tipos celulares aos circuitos e seus efeitos funcionais em um animal", afirma o autor principal do estudo, Sergiu Pasca, neurocientista da Universidade Stanford.

"Podemos começar a investigar como alterações genéticas humanas associadas a doenças afetam o desenvolvimento neuronal e os circuitos cerebrais, além de avaliar se tratamentos potenciais podem prevenir ou corrigir essas mudanças", acrescenta.

Como foram produzidos os organoides

Os pesquisadores criaram organoides tridimensionais, estruturas celulares em miniatura projetadas para reproduzir tipos celulares e aspectos importantes do desenvolvimento do córtex cerebral, responsável por funções como cognição, linguagem, atenção e tomada de decisões.

Para isso, reprogramaram células da pele e do sangue, transformando-as em células-tronco capazes de originar praticamente qualquer tecido do organismo.

A equipe também utilizou uma estratégia genética para bloquear o desenvolvimento da maior parte das células que normalmente formariam a córtex cerebral e o hipocampo dos ratos, região essencial para a formação da memória.

Segundo Pasca, o espaço que normalmente seria ocupado pelo córtex dos animais permitiu que os organoides humanos fossem transplantados logo após o nascimento e encontrassem condições para crescer de forma ampla.

"Nesses ratos, os enxertos humanos geraram uma grande diversidade de tipos celulares da córtex e estabeleceram conexões funcionais por todo o sistema nervoso do animal", afirma.

Nem "minicérebros" nem ratos humanizados

Pasca rejeita termos como "ratos humanizados", "ratos com cérebro humano" ou "minicérebros".

"Essas descrições não representam com precisão o que criamos. Os animais continuam tendo um sistema nervoso de rato, mas têm um volume maior de tecido cortical humano que se desenvolve, se integra e estabelece conexões dentro dele", explica.

Os pesquisadores denominaram os animais de "ratos xenocorticais", referência ao tecido cortical humano transplantado, considerado estranho ao organismo hospedeiro.

Segundo os autores, os organoides corticais oferecem uma janela experimental para investigar o desenvolvimento e as doenças do cérebro humano.

"Eles não são cérebros em miniatura nem reproduzem toda a complexidade do cérebro humano, mas permitem estudar tipos de neurônios humanos e processos de desenvolvimento que, de outra forma, seriam extremamente difíceis de acessar", afirmou Pasca.

Modelo reproduz danos causados pela falta de oxigênio

A técnica também pode ajudar na investigação de lesões ambientais, como a privação de oxigênio próxima ao nascimento.

De acordo com Pasca, o modelo permite compreender melhor as causas e os mecanismos de transtornos do neurodesenvolvimento e de alterações que surgem durante a gestação, além de testar intervenções para preveni-los ou tratá-los.

Como primeira aplicação, os pesquisadores expuseram os ratos à falta de oxigênio. O cérebro humano em desenvolvimento é particularmente vulnerável a essa condição, que pode provocar paralisia cerebral, aumentar o risco de epilepsia e elevar a probabilidade de autismo.

Ratos convencionais, porém, costumam resistir a esses níveis de privação. Já nos animais xenocorticais, a exposição causou danos significativos às células corticais humanas, acompanhados de alterações na marcha e na coordenação motora.

Questões éticas

Os autores afirmam ter seguido diretrizes éticas voltadas principalmente para dois aspectos.

O primeiro diz respeito ao bem-estar animal. Segundo eles, a relevância científica da pesquisa deve justificar o uso de animais, o sofrimento deve ser reduzido ao mínimo e os experimentos só devem ser realizados quando não houver alternativas adequadas.

A segunda preocupação envolve a possibilidade de que a introdução de tecidos neurais humanos cada vez mais complexos em animais gere características inesperadas ou inéditas que demandem novas avaliações éticas.

Embora os ratos apresentassem comportamento considerado normal ao explorar o ambiente, os pesquisadores identificaram déficits de coordenação motora fina e diferenças de memória.

"Também precisamos considerar o custo de não realizar esse trabalho", argumenta Pasca, destacando que transtornos neurológicos e psiquiátricos afetam quase uma em cada cinco pessoas no mundo.

gq/ra (EFE, DW)

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