Cientistas transplantam tecido cerebral humano em camundongos para estudar autismo e epilepsia

Cientistas conseguiram fazer algo que parecia impossível há pouco tempo: cultivar tecido cerebral humano em laboratório e transplantá-lo em camundongos geneticamente modificados. O resultado, publicado na revista Nature na quarta-feira, representa um salto significativo na forma como os pesquisadores podem estudar o desenvolvimento do cérebro humano e as doenças que o afligem — autismo profundo, epilepsia, paralisia cerebral, esquizofrenia — sem precisar trabalhar diretamente com tecido humano vivo, algo que as restrições éticas tornaram praticamente impossível.

O trabalho começou com células da pele ou do sangue. Os pesquisadores as reprogramaram para se tornarem células-tronco, capazes de se transformar em praticamente qualquer tipo de célula do corpo. A partir daí, criaram estruturas tridimensionais em miniatura chamadas organoides, projetadas para reproduzir os principais tipos de células e características de desenvolvimento do córtex cerebral humano — a camada mais externa do cérebro responsável por funções como cognição, linguagem, atenção e tomada de decisão. Enquanto isso, modificaram geneticamente camundongos para que bloqueassem o desenvolvimento da maioria das células que normalmente dão origem ao córtex cerebral e ao hipocampo, a estrutura crucial para a formação de memória. Isso deixou espaço vazio onde o tecido humano cultivado em laboratório pudesse ser transplantado logo após o nascimento dos roedores.

O que aconteceu em seguida surpreendeu os pesquisadores. O tecido humano não apenas sobreviveu; ele floresceu. Gerou uma ampla diversidade de tipos de células corticais e estabeleceu conexões funcionais por todo o sistema nervoso do camundongo. Entre os tipos de células que emergiram estava um tipo raro chamado neurônios de von Economo, considerado vulnerável em algumas formas de demência. Sergiu Pasca, neurocientista da Universidade de Stanford e autor sênior do estudo, enfatizou que a terminologia importa aqui. Descrições como "camundongos humanizados" ou "camundongos com cérebros humanos" são imprecisas e enganosas. Os pesquisadores os chamam de camundongos "xenocorticais" — referência ao tecido cortical humano transplantado, considerado estranho ao animal. Esses camundongos mantêm um sistema nervoso de camundongo, mas contêm um volume maior de tecido cortical humano que se desenvolve, se integra e forma conexões dentro dele.

Para testar se o modelo funcionaria na prática, os pesquisadores expuseram os camundongos xenocorticais à privação de oxigênio — uma lesão ambiental que pode ocorrer durante a gravidez ou no nascimento e que contribui para paralisia cerebral, epilepsia e autismo. O cérebro humano em desenvolvimento é altamente vulnerável a isso, mas camundongos comuns de laboratório tendem a ser resistentes aos níveis de privação de oxigênio que danificam o tecido neural humano. Nos camundongos xenocorticais, um período de baixo nível de oxigênio causou lesão substancial às células corticais humanas e foi acompanhado por anormalidades na marcha e na coordenação motora — efeitos que não apareceram nos camundongos comuns sob as mesmas condições.

Pasca explicou o que essa abordagem oferece aos pesquisadores: "Isso nos dá uma maneira de estudar o tecido neural humano em vários níveis, desde genes e tipos de células individuais até circuitos e consequências funcionais em um animal. Podemos começar a nos perguntar como as alterações genéticas humanas associadas a doenças alteram o desenvolvimento neural e os circuitos, e se tratamentos potenciais podem prevenir ou corrigir essas alterações." Os organoides corticais oferecem uma janela experimental para o desenvolvimento e as doenças do cérebro humano. Não são cérebros em miniatura e não reproduzem toda a complexidade do cérebro humano, mas permitem estudar tipos de células neurais humanas e processos de desenvolvimento que, de outra forma, seriam extremamente difíceis de acessar.

Os pesquisadores seguiram diretrizes éticas rigorosas focadas em duas questões principais. A primeira é o bem-estar animal: a questão científica deve justificar o uso de animais, o sofrimento deve ser minimizado e os experimentos só devem ser realizados quando as informações não puderem ser obtidas adequadamente por meio de abordagens alternativas. A segunda é se a introdução de tecido neural humano cada vez mais complexo no sistema nervoso de um animal poderia levar a propriedades inesperadas, emergentes ou inéditas que exigissem considerações éticas adicionais. Os camundongos modificados pareciam camundongos comuns de laboratório enquanto se movimentavam e exploravam seu ambiente, mas apresentavam déficits na coordenação motora fina e diferenças nas capacidades de memória.

Pasca também ressaltou o custo de não realizar esse trabalho. Distúrbios neurológicos e psiquiátricos afetam quase uma em cada cinco pessoas, mesmo que o entendimento científico ainda seja limitado e tratamentos eficazes continuem a fazer falta para muitas dessas condições. Essa abordagem pode ser especialmente útil para estudar distúrbios que se iniciam durante o desenvolvimento cerebral — autismo, epilepsia, esquizofrenia e paralisia cerebral — bem como lesões ambientais como a privação de oxigênio. O modelo abre uma porta que estava praticamente fechada: a possibilidade de estudar o cérebro humano em desenvolvimento de formas que a ética e a biologia tornavam impossíveis antes.