Cientistas criam “minicérebros” em laboratório, que conseguem imitar atividade neural de bebês prematuros

Os chamados organóides não são capazes de pensamento complexo por enquanto, mas podem ser usados para estudar doenças neurológicas (Shutterstock)

Há mais de uma década, cientistas vêm tentando desenvolver órgãos humanos completos como rins, fígado e pele. Esses “organóides” não são órgãos funcionais totalmente formados mas sim versões em miniatura, que ajudam pesquisadores a modelar várias doenças e a testar terapias.

Pode parecer algo saído de um filme B, mas agora um grupo de cientistas desenvolveu um minicérebro que apresenta atividade neural semelhante à observada em bebês prematuros. Esforços anteriores já haviam transformado células-tronco em coleções de neurônios similares aos do cérebro, mas nenhuma havia demonstrado até agora uma atividade cerebral que imitasse o órgão real. Um organóide que funcione como um cérebro real pode ajudar cientistas a estudar uma variedade de distúrbios neurológicos e psiquiátricos, como epilepsia, derrame e esquizofrenia.

Para fazer os organóides, a equipe da Universidade da Califórnia em San Diego usou células-tronco humanas pluripotente induzidas. Essa células são retiradas da pele ou do sangue de adultos e reprogramadas para virarem células-tronco, que podem se tornar quase qualquer célula no corpo, como as que compõem o fígado, rins, ou, como no caso do estudo, neurônios no córtex, parte do cérebro que controla pensamentos e comportamentos complexos. É possível atingir essa transformação ao banhar as células-tronco em uma solução que contém o coquetel certo de fatores de transcrição — moléculas que orientam o desenvolvimento fetal, regulando quais genes são ativados ou desativados. Os pesquisadores do novo estudo aperfeiçoaram esse processo, criando um coquetel de crescimento que permite que os minicérebros se desenvolvam por períodos mais longos do que em estudos anteriores. Entre as centenas de organóides corticais que o grupo cultivou, muitos ainda eram viáveis mesmo depois de quase um ano.

Enquanto os organóides se desenvolviam, a equipe usou pequenos eletrodos para medir qualquer atividade elétrica que eles pudessem gerar. Depois de apenas dois meses, os pesquisadores detectaram uma atividade cerebral dispersa, em praticamente uma frequência apenas, semelhante à de um cérebro humano imaturo. Aos 10 meses — quando cada organóide tinha o tamanho de uma ervilha — a atividade dos minicérebros disparou para uma maior variedade de frequências e se tornou mais regular. Isso ocorre no cérebro humano em amadurecimento, à medida que novas conexões neurais são feitas. Essa descoberta implica que, ao longo do desenvolvimento, os organoides estavam estabelecendo sinapses funcionais, conexões entre neurônios que lhes permitem se comunicar e gerar movimento, sensações e pensamentos.

“O aspecto mais emocionante foi ver tanta atividade vindo de algo que é apenas uma fração do cérebro humano”, diz Alysson Muotri, autor sênior do novo estudo e biólogo da Universidade da Califórnia em San Diego. Até agora, a maioria dos cientistas teria dito que seria impossível obter esses resultados em laboratório, diz ele.

Muotri explica que, em muitas doenças neurológicas e psiquiátricas, o cérebro está fisicamente intacto, mas os circuitos neurais comprometidos resultam em doenças. Ele acredita que os organóides corticais podem ajudar os cientistas a estudar esses distúrbios de rede neural, que incluem autismo, epilepsia e esquizofrenia.

“Essas são descobertas realmente interessantes”, diz Christof Koch, cientista chefe e presidente do Instituto Allen para Ciência do Cérebro, em Seattle, e membro do conselho da Scientific American.. “O campo está se movendo muito rapidamente, mas isso é muito mais do que qualquer pessoa fez até agora. É muito legal”, analisa Koch, que não participou do estudo.

Koch diz que o potencial clínico dos organóides corticais é vasto. Eles podem ser usados para modelar doenças e testar várias terapias, diminuindo a necessidade de cobaias em pesquisas iniciais com humanos e animais. E a empresa System1 Biosciences, com sede em São Francisco, está fazendo exatamente isso na esperança de desenvolver novos tratamentos para distúrbios cerebrais. Além disso, Koch acredita que os organoides podem ser usados para substituir tecidos cerebrais perdidos ou danificados. “Em princípio, se você perder um pedaço do cérebro devido a fatores como derrame, tiro ou demência, os organoides podem ser usados para substituir esse tecido e reaprender a função cerebral”, diz ele.

O pesquisador de organóides Jürgen Knoblich, que também não participou do novo estudo, concorda que as novas descobertas são um passo importante para identificar com mais eficiência tratamentos promissores que valem a pena ser estudados em animais e humanos. No entanto, “também precisamos ter cuidado ao interpretar experimentos como esse”, ele alerta. “As comparações com cérebros fetais humanos reais são vistas com ceticismo por alguns cientistas.” Knoblich, que é diretor científico interino do Instituto de Biotecnologia Molecular da Áustria, observa ainda que as gravações de eletrodos no estudo forneceram apenas leituras bidimensionais da atividade cerebral, enquanto dados tridimensionais seriam muito mais reveladores.

Cultivar o mais sofisticado dos órgãos humanos — a base de nossos pensamentos, personalidade e comportamentos — em um pequeno disco de plástico pode ser algo moralmente preocupante para muitos. Mas, por enquanto, Koch não está muito preocupado com as questões éticas óbvias que emergem com o surgimento de algo que se aproxima de um cérebro: “Para ser claro, ninguém confundiria isso com um cérebro real”, diz ele. “Eles [quase certamente] não sentem nada”, porque não têm neurônios para sentir a dor e os circuitos para processá-la. Ele ressalta que esses organóides não têm suprimento vascular e, portanto, não podem crescer muito mais do que os do estudo.

No entanto, essa restrição pode mudar à medida que os engenheiros de células-tronco forem capazes de gerar “cérebros” cada vez maiores. E se esses órgãos começarem a sentir alguma coisa? Eles ficarão angustiados? Ou, pior, em agonia? E, nesse caso, como saberíamos?

“Uma vez que você fique consciente, não é mais um objeto; você é um sujeito. Os cientistas precisam estudar o tópico de uma maneira que evite qualquer sofrimento, a menos que esteja a serviço de algo mais alto, como, por exemplo, um modelo de camundongos para curar o câncer ”, diz Koch, que defende a redução de danos aos animais com base no fato de serem consciente e capaz de sentir dor.

No filme cult clássico “O Médico Erótico”, de 1983, o personagem de Steve Martin — um neurocirurgião chamado Michael Hfuhruhurr — se apaixona por um cérebro sem corpo, mantido em uma jarra, chamada Anne. Knoblich não acredita que uma farsa frankensteiniana como essa acontecerá tão cedo. Ele acredita que os organoides corticais serão usados para modelar diferentes aspectos da função cerebral, em vez de imitar um cérebro inteiro. “Qualquer implicação de que esses organóides atinjam a complexidade de um cérebro humano real, na minha opinião, é enganosa e uma superestimação perigosa do que eu acho que é um campo muito animador”, diz ele.

Mas, sem dúvidas, os comitês de ética acadêmica ficarão ocupados por um tempo considerável à medida que a tecnologia de organóides avança.

Bret Stetka

FONTE: Scientific American Brasil