Pesquisadores da Universidade Johns Hopkins desenvolveram um novo organoide de cérebro inteiro, completo com tecidos neurais e vasos sanguíneos rudimentares — um avanço que pode inaugurar uma nova era de pesquisa sobre transtornos neuropsiquiátricos, como o autismo.

"Criamos a próxima geração de organoides cerebrais", disse a autora principal Annie Kathuria , professora assistente do Departamento de Engenharia Biomédica da JHU , que estuda o desenvolvimento cerebral e transtornos neuropsiquiátricos. "A maioria dos organoides cerebrais que vemos em artigos científicos são de uma única região cerebral, como o córtex, o rombencéfalo ou o mesencéfalo. Desenvolvemos um organoide cerebral rudimentar que abrange todo o cérebro; o chamamos de organoide cerebral multirregional (MRBO)."

A pesquisa, publicada este mês na Advanced Science , marca uma das primeiras vezes em que cientistas conseguiram gerar um organoide com tecidos de cada região do cérebro conectados e atuando em conjunto. Ter um modelo cerebral baseado em células humanas abrirá possibilidades para o estudo da esquizofrenia, do autismo e de outras doenças neurológicas que afetam todo o cérebro — um trabalho que normalmente é realizado em modelos animais.

Para gerar um organoide cerebral completo, Kathuria e membros de sua equipe primeiro cultivaram células neurais de regiões distintas do cérebro e de formas rudimentares de vasos sanguíneos em placas de laboratório separadas. Os pesquisadores então colaram as partes individuais com proteínas adesivas que atuam como uma supercola biológica, permitindo que os tecidos formassem conexões. À medida que os tecidos começaram a se unir, eles passaram a produzir atividade elétrica e a responder como uma rede.

O mini organoide cerebral multirregional reteve uma ampla gama de tipos de células neuronais, com características semelhantes às de um cérebro de um feto humano de 40 dias. Cerca de 80% da gama de tipos de células normalmente observada nos estágios iniciais do desenvolvimento cerebral humano foi igualmente expressa nos cérebros miniaturizados criados em laboratório. Muito menores em comparação com um cérebro real — pesando de 6 milhões a 7 milhões de neurônios, em comparação com dezenas de bilhões em cérebros adultos —, esses organoides fornecem uma plataforma única para o estudo do desenvolvimento cerebral completo.

Os pesquisadores também observaram a criação de uma barreira hematoencefálica precoce, uma camada de células que envolve o cérebro e controla quais moléculas podem passar por ela.

"Precisamos estudar modelos com células humanas se quisermos entender transtornos do neurodesenvolvimento ou transtornos neuropsiquiátricos, mas não posso pedir a uma pessoa que me deixe dar uma espiada em seu cérebro só para estudar o autismo", disse Kathuria. "Organoides de cérebro inteiro nos permitem observar o desenvolvimento de transtornos em tempo real, verificar se os tratamentos funcionam e até mesmo adaptar terapias a pacientes individuais."

O uso de organoides de cérebro inteiro para testar medicamentos experimentais também pode ajudar a aumentar a taxa de sucesso em ensaios clínicos, disseram pesquisadores. Cerca de 85% a 90% dos medicamentos falham durante os ensaios clínicos de Fase 1. Para medicamentos neuropsiquiátricos, a taxa de falha se aproxima de 96%. Isso ocorre porque os cientistas estudam predominantemente modelos animais durante os estágios iniciais do desenvolvimento de medicamentos. Organoides de cérebro inteiro se assemelham mais ao desenvolvimento natural do cérebro humano e provavelmente serão melhores cobaias.

"Doenças como esquizofrenia, autismo e Alzheimer afetam todo o cérebro, não apenas uma parte. Se conseguirmos entender o que dá errado logo no início do desenvolvimento, poderemos encontrar novos alvos para a triagem de medicamentos", disse Kathuria. "Podemos testar novos medicamentos ou tratamentos nos organoides e determinar se eles estão realmente tendo impacto sobre eles."