Uma equipe de pesquisadores da Stanford Medicine criou uma nova abordagem para cultivar tecido cerebral humano em camundongos que foram geneticamente alterados para não desenvolver a maior parte do córtex e do hipocampo. O tecido transplantado demonstrou crescimento, formação de vasos sanguíneos e estabeleceu conexões funcionais com o sistema nervoso dos roedores.
Esses “camundongos xenocorticais” têm o potencial de contribuir significativamente para a pesquisa sobre o desenvolvimento cerebral e diversas doenças neurológicas. Além disso, o estudo possibilitou a observação de tipos de neurônios humanos que são difíceis de reproduzir em ambiente laboratorial, permitindo também testar a resposta desse tecido a diferentes condições.
Método utilizado no experimento
Os cientistas realizaram modificações genéticas nos camundongos para impedir que uma parte significativa do córtex e do hipocampo se desenvolvesse adequadamente. Enquanto alguns dos animais não receberam nenhum enxerto, outros foram submetidos ao implante de organoides de córtex humano logo após o nascimento.
Com o crescimento dos animais, o tecido humano começou a ocupar os espaços disponíveis. Após três meses, ele havia aumentado quase cinco vezes seu tamanho inicial, representando mais de 90% do volume total do tecido cortical. O enxerto também desenvolveu sua própria rede vascular, tornou-se eletricamente ativo e enviou projeções nervosas até a medula espinhal.
“Esses camundongos possuem um sistema nervoso típico da espécie, órgãos sensoriais e estruturas subcorticais camundongas. A característica notável é que a maior parte do tecido cortical neles presente é humana, com neurônios humanos que crescem e se integram formando conexões funcionais com o restante do sistema nervoso”, explicou Sergiu Pașca, professor na Stanford e um dos autores da pesquisa.
Neurônios complexos
Embora o tecido implantado não atinja a maturidade típica de um córtex humano, mesmo após aproximadamente seis meses, ele ainda apresentava características imaturas e carecia das camadas organizadas observadas em um córtex adulto.
No entanto, os pesquisadores identificaram neurônios que eram desafiadores de produzir em outros modelos experimentais, como as células semelhantes aos neurônios de von Economo, que são longas e localizadas em áreas específicas do cérebro humano.
Dentre as diversas possibilidades de pesquisa estão:
- demência frontotemporal;
- epilepsia e alterações nos circuitos neurais;
- autismo e outros distúrbios do neurodesenvolvimento;
- vulnerabilidade específica de neurônios a certas doenças;
- intervenções potenciais para proteger células comprometidas.
Descobertas do modelo
Em um teste de memória realizado com um labirinto em Y, os camundongos xenocorticais demonstraram desempenho superior ao esperado aleatoriamente. Em contraste, os roedores sem desenvolvimento adequado do córtex e hipocampo tiveram dificuldades para lembrar qual braço do labirinto já haviam explorado.
No entanto, Pașca ressaltou que esses resultados não indicam diretamente que os neurônios humanos sejam responsáveis pelo comportamento observado.
A integração do tecido cerebral humano também levanta questões éticas relevantes. Para abordar essas preocupações, a equipe contou com a colaboração de bioeticistas da Stanford e formou um comitê externo composto por neurocientistas, especialistas em ética, advogados e representantes de grupos de pacientes. Durante todo o estudo, os animais foram monitorados para detectar quaisquer efeitos biológicos ou comportamentais inesperados.
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 ou novas que exigiriam considerações éticas adicionais.
Sergiu Pașca, professor da Stanford e autor da pesquisa.
O estudo foi publicado na revista Nature, apresentando os camundongos xenocorticais como uma ferramenta inovadora para investigar aspectos do cérebro humano em organismos vivos. No entanto, ainda persiste o desafio de distinguir os efeitos das células humanas daqueles gerados pelo sistema nervoso dos roedores.
