É possível criar cérebros a partir de células-tronco

As pequenas esferas cerebrais foram produzidas através de células tronco humanas, cultivadas pela técnica de cultivo em três dimensões. A cultura 3D é caracterizada por promover a infraestrutura necessária para que células in vitro (cultivadas em laboratório) possam se desenvolver de uma maneira mais fidedigna ao observado in vivo, ou seja, no ser humano ou outros seres vivos. A técnica já havia sido bem-sucedida no cultivo de tecidos como intestino e retina, mas seus resultados para a formação de tecidos cerebrais mais complexos ainda eram insatisfatórios.

Uma pesquisa do Instituto de Biotecnologia Molecular (IMBA, na sigla em inglês), na Áustria, mostrou que é possível criar e manter, em laboratório, estruturas similares a pequenos cérebros humanos. Denominados organoides, esses pequenos cérebros são capazes de crescer até obter 4 milímetros de diâmetro, tamanho comparável ao da ponta afiada de um lápis. Têm estrutura interna similar à de um cérebro humano em desenvolvimento. São comparáveis aos precursores de neurônios encontrados em um embrião com cerca de 9 semanas.

Segundo os autores do estudo, publicado na Nature, a característica mais marcante desses organoides é a presença de regiões internas distintas, mas que se comunicam entre si – além da formação de um córtex cerebral repleto de células capazes de se diferenciar nos tipos de neurônios encontrados no córtex cerebral de um humano adulto (ver figura em destaque).

A grande inovação do grupo de pesquisa austríaco foi associar a cultura em 3D ao uso de um biorreator. Dessa forma, o tecido neural foi primeiramente cultivado e revestido pela matriz de cultura 3D (uma espécie de gelatina consistente) e, em seguida, inserido em um biorreator capaz de garantir o fluxo contínuo de nutrientes. Somente os tecidos que passaram pelo biorreator foram capazes de se desenvolver como organoides cerebrais.

Apesar de ainda necessitarem de maior aprimoramento e estudo, os organoides trazem uma perspectiva bastante promissora para a produção de neurônios in vitro e para a pesquisa sobre certas doenças cerebrais que não apresentam modelos animais de estudo bem estabelecidos. Assim como ressalta a autora principal, Madeline Lancaster: “A complexidade do cérebro humano tornou difícil o estudo de algumas desordens cerebrais em organismos-modelo, ressaltando a necessidade de um modelo do desenvolvimento do cérebro humano in vitro”.

Um primeiro passo na busca por aplicações da descoberta na pesquisa de doenças cerebrais ainda pouco compreendidas foi dado pelos próprios autores do estudo. Células de um paciente portador de microcefalia – doença caracterizada pela redução do tamanho do cérebro – foram programadas geneticamente para readquirir a capacidade de gerar diferentes tipos de células e, em seguida, submetidas à técnica de cultura 3D associada ao biorreator. Os organoides resultantes apresentaram tamanho reduzido em relação aos organoides gerados a partir de células de doadores normais e, além disso, mostraram a diferenciação precoce de neurônios. Essa precocidade observada in vitro, segundo os autores, pode ser uma das causas do reduzido tamanho do cérebro na microcefalia.

Vale ressaltar que, apesar de interessantes, os resultados do grupo austríaco devem ser comemorados com cautela. A obtenção de organoides cerebrais in vitro representa um grande avanço para o estudo do desenvolvimento do cérebro e de doenças relacionadas. Porém, muitos outros passos ainda precisam ser dados para que a técnica apresentada por Melanie e seus colaboradores possa ajudar na resposta à infinidade de perguntas sobre o cérebro humano e sua complexidade.