Cientistas desenvolveram um organoide único que imita todo o cérebro

Pesquisadores da Universidade Johns Hopkins desenvolveram um organoide cerebral humano único, contendo tecido neural e vasos sanguíneos rudimentares. O desenvolvimento pode representar um avanço no estudo de transtornos neuropsiquiátricos, como o autismo.

“Criamos um organoide de última geração”, disse a autora principal Annie Kathuria, professora assistente do Departamento de Engenharia Biomédica da JHU, que estuda o desenvolvimento cerebral e doenças neuropsiquiátricas. “Normalmente, os estudos criam organoides que representam apenas uma parte do cérebro — o córtex, o rombencéfalo ou o mesencéfalo. Conseguimos desenvolver um organoide rudimentar de cérebro inteiro, que chamamos de organoide cerebral multirregional (MRBO).”

O trabalho, publicado na revista Advanced Science, é uma das primeiras vezes em que cientistas criaram um organoide que inclui tecidos de todas as principais regiões do cérebro interagindo entre si. Isso é especialmente importante para o estudo de doenças que afetam todo o cérebro, como esquizofrenia ou autismo. Até agora, esses estudos foram conduzidos principalmente em modelos animais.

Para cultivar o MRBO, a equipe de Kathuria primeiro cultivou células neurais de diferentes partes do cérebro, bem como vasos sanguíneos rudimentares, em placas separadas. Em seguida, conectaram essas partes usando proteínas especiais de "cola", permitindo que os tecidos crescessem juntos e se comunicassem. À medida que o organoide crescia, sinais elétricos começaram a emergir, indicando atividade da rede neural.

O organoide criado incluía uma ampla gama de células neuronais semelhantes às do cérebro de um embrião humano no 40º dia de desenvolvimento. A miniestrutura cerebral criada em laboratório conseguiu reproduzir aproximadamente 80% dos tipos celulares característicos do estágio inicial do desenvolvimento cerebral humano.

Embora o MRBO seja significativamente menor que o cérebro real (cerca de 6 a 7 milhões de neurônios contra dezenas de bilhões em um adulto), ele fornece uma plataforma única para estudar o desenvolvimento do cérebro como um todo.

O organoide também mostrou uma forma inicial da barreira hematoencefálica, uma camada de células que controla a passagem de substâncias para o cérebro.

“Se quisermos entender transtornos do neurodesenvolvimento ou doenças psiquiátricas, precisamos trabalhar com células humanas. Mas não posso simplesmente pedir a alguém que me 'empreste' o cérebro para estudar o autismo”, explica Kathuria. “Organoides de cérebro inteiro nos permitem observar a progressão da doença em tempo real, testar tratamentos e até mesmo desenvolver terapias personalizadas.”

Cientistas observam que o uso desses organoides para testar novos medicamentos pode aumentar a eficiência dos ensaios clínicos. Atualmente, 85% a 90% dos medicamentos falham em ensaios clínicos de fase I em humanos, e para medicamentos neuropsiquiátricos a taxa de falha é ainda maior — chegando a 96%. Isso ocorre porque modelos animais são usados principalmente nos estágios iniciais do desenvolvimento, enquanto a MRBO reproduz melhor o desenvolvimento do cérebro humano e pode servir como um modelo mais preciso.

“Esquizofrenia, autismo e doença de Alzheimer afetam todo o cérebro, não apenas regiões específicas”, diz Kathuria. “Se conseguirmos entender o que está errado nos estágios iniciais do desenvolvimento, podemos encontrar novos alvos para terapia e desenvolvimento de medicamentos. Podemos testar medicamentos diretamente nesses organoides e avaliar sua eficácia antes que cheguem aos ensaios clínicos em humanos.”