Modelo desenvolvido em Stanford permite cultivar tecido cerebral humano dentro de camundongos geneticamente modificados
Doenças neurológicas – Pesquisadores da Stanford Medicine desenvolveram uma técnica que permite cultivar tecido cerebral humano dentro de camundongos geneticamente modificados. Os animais foram alterados para não desenvolver grande parte do córtex e do hipocampo, abrindo espaço para o crescimento de organoides de córtex humano.
O tecido transplantado cresceu dentro dos animais, desenvolveu vasos sanguíneos e estabeleceu conexões funcionais com o sistema nervoso dos camundongos. Os chamados “camundongos xenocorticais” podem ser utilizados para investigar o desenvolvimento do cérebro e diferentes doenças neurológicas.
O modelo também possibilitou observar tipos de neurônios humanos que são difíceis de reproduzir em outros modelos de laboratório e analisar como essas células respondem a alterações associadas a diferentes condições neurológicas.
Como funciona o experimento
Para desenvolver o modelo, os pesquisadores modificaram geneticamente os camundongos para impedir que grande parte do córtex e do hipocampo se desenvolvesse. Enquanto alguns animais permaneceram sem enxerto, outros receberam organoides de córtex humano pouco depois do nascimento.
Conforme os animais cresceram, o tecido humano ocupou o espaço disponível no cérebro. Após três meses, o enxerto havia aumentado quase cinco vezes e representava mais de 90% do tecido cortical em volume.
Além do crescimento, o tecido desenvolveu vasos sanguíneos, apresentou atividade elétrica e enviou prolongamentos até a medula espinhal. Segundo Sergiu Pașca, professor de Stanford e autor do estudo, a principal característica do modelo está na integração entre as células humanas e o sistema nervoso dos animais.
“Eles têm um sistema nervoso de camundongo, órgãos sensoriais de camundongo e estruturas subcorticais de camundongo. O que é incomum é que a maior parte do tecido cortical presente nesses animais é de origem humana e que os neurônios humanos crescem, se integram e formam conexões funcionais com o restante do sistema nervoso do camundongo”, explicou Sergiu Pașca, professor de Stanford e autor do estudo.
Neurônios difíceis de reproduzir
Apesar da integração, o tecido transplantado ainda não corresponde a um córtex humano maduro. Mesmo após aproximadamente seis meses, ele permanecia imaturo e não apresentava as camadas organizadas características de um córtex adulto.
Os pesquisadores, por outro lado, identificaram neurônios que apresentam dificuldades de reprodução em outros modelos. Entre eles estavam células semelhantes aos neurônios de von Economo, estruturas alongadas encontradas em regiões específicas do cérebro humano.
A técnica pode permitir estudos relacionados à demência frontotemporal, epilepsia e alterações na atividade dos circuitos, autismo e outros transtornos do neurodesenvolvimento. O modelo também pode ser utilizado para investigar a vulnerabilidade de determinados neurônios a doenças e possíveis intervenções destinadas a proteger células afetadas.
Resultados do modelo
Os pesquisadores também realizaram um teste de memória utilizando um labirinto em Y. Os camundongos xenocorticais apresentaram desempenho acima do esperado pelo acaso, enquanto os animais sem córtex e hipocampo demonstraram dificuldade para lembrar qual braço do labirinto haviam visitado.
Pașca, no entanto, alertou que esse resultado não permite afirmar que os neurônios humanos sejam diretamente responsáveis pelo comportamento observado nos animais.
A presença de tecido cerebral humano nos camundongos também trouxe questões éticas para o estudo. A equipe contou com a participação de bioeticistas de Stanford e de um comitê externo formado por neurocientistas, especialistas em ética, juristas e representantes de pacientes.
Durante o experimento, os animais foram monitorados para identificar possíveis efeitos biológicos ou comportamentais inesperados. Para Pașca, uma das questões envolve os efeitos que poderiam surgir com a introdução de estruturas neurais humanas cada vez mais complexas em animais.
“Outra questão importante é saber se a introdução de tecido neural humano cada vez mais complexo no sistema nervoso de um animal poderia produzir propriedades inesperadas, emergentes ou novas que exigiriam uma consideração ética adicional.” – Sergiu Pașca, professor de Stanford e autor do estudo, em nota.
Publicado na revista Nature, o estudo apresenta os camundongos xenocorticais como uma ferramenta para investigar o cérebro humano em um organismo vivo. Entre os desafios está a necessidade de distinguir os efeitos provocados pelas células humanas daqueles relacionados ao próprio sistema nervoso dos animais.
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(Com informações de Olhar Digital)
(Foto: Reprodução/Magnific)
