Alzheimer: cientistas aceleram amadurecimento de ‘minicérebros’

Pela primeira vez, minicérebros humanos (uma versão reduzida do nosso mais complexo órgão) cultivados em laboratório amadureceram de forma acelerada com a ajuda do grafeno, um material ultrafino derivado do carbono.

O estudo, publicado na revista “Nature Communications”, contou com a participação de pesquisadores da Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD), entre eles o brasileiro Alysson Muotri.

A equipe também mostrou que esses organoides foram capazes de enviar sinais elétricos a um robô simples, que respondeu com movimentos.

Embora ainda em estágio experimental, o feito abre novas possibilidades para compreender doenças do cérebro e desenvolver futuras interfaces entre humanos e máquinas (entenda mais abaixo).

“O grafeno responde à luz, então a gente usa essa luz para estimular os neurônios. Diferente de outras técnicas, conseguimos fazer isso de forma crônica, por dias, semanas e até meses”, explica Muotri ao g1.

“Foi assim que percebemos que, com essa estimulação, as redes neurais amadurecem muito mais rápido e de um jeito muito mais próximo do que acontece no cérebro humano”, acrescenta o pesquisador.

O cérebro humano é um dos órgãos mais difíceis de estudar, já que se forma dentro do útero e depois fica protegido pelo crânio.

Para contornar essa limitação, cientistas vêm criando organoides cerebrais a partir de células-tronco.

Essas estruturas são versões em miniatura do nosso cérebro, com capacidade de reproduzir parte da sua organização celular.

O problema é que esses minicérebros costumam se desenvolver de forma lenta, o que dificulta pesquisas sobre doenças ligadas ao envelhecimento, justamente como o Alzheimer.

ENTENDA: nesse tipo doença, os neurônios vão morrendo aos poucos, comprometendo memória e cognição. Assim, para investigar esse processo em laboratório, seria preciso esperar anos até que os organoides amadurecessem.

Para contornar esse problema, os pesquisadores utilizaram então o grafeno como uma espécie de “ponte de estímulo”.

Ele permitiu acelerar o processo de maturação dos organoides sem modificar o DNA das células, ao contrário de outras técnicas que exigem alterações genéticas ou que podem danificar os neurônios com estímulos elétricos diretos.

Segundo os autores, a estratégia funcionou como um “empurrãozinho” para que os neurônios formassem conexões mais rápido.

Assim, em questão de semanas, os organoides apresentaram sinais de atividade semelhantes aos de cérebros mais desenvolvidos.

A equipe também aplicou a técnica em organoides derivados de células de pacientes com Alzheimer.

Com isso, o resultado foi que essas estruturas envelheceram mais rapidamente em laboratório, permitindo observar os efeitos da doença em menos tempo.

“Com o uso do grafeno, conseguimos estimular os neurônios a formarem conexões e amadurecerem mais rapidamente, sem alterar o código genético”, disse em um comunicado a pesquisadora Elena Molokanova, primeira autora do estudo.

“É como dar um empurrãozinho para que cresçam mais depressa, algo essencial para estudar, em laboratório, doenças ligadas ao envelhecimento.”

Essa aceleração é considerada crucial para testar drogas em fase inicial e entender como o Alzheimer progride nas células humanas.

“O nosso modelo de organoide é excelente para estudar fases iniciais do desenvolvimento e, por isso, sempre usei muito para pesquisas sobre autismo, porque ele recapitula esses estágios iniciais e dá pistas do que pode acontecer lá na frente. Mas, por outro lado, sempre deixou de lado as doenças do envelhecimento, como o Alzheimer. O grafeno acelera esse processo e abre caminho para investigar essas condições de forma muito mais eficiente”, acrescenta Muotri.

Em uma etapa seguinte, os pesquisadores conectaram os organoides a um robô equipado com sensores.