Saúde

Falha crítica encontrada em modelos de laboratório da barreira hematoencefálica humana
Descobriu-se uma possível maneira de corrigir o erro, aumentando a esperança de criar um modelo mais preciso da barreira hematoencefálica humana para estudar certas doenças neurológicas e desenvolver medicamentos que possam cruzá-la.
Por Columbia University Irving Medical Center - 06/02/2021


Domínio público

As células usadas para estudar a barreira hematoencefálica humana em laboratório não são o que parecem, colocando em questão quase uma década de pesquisas, sugere um novo estudo de cientistas da Faculdade de Médicos e Cirurgiões Vagelos da Universidade de Columbia e da Medicina Weill Cornell.

A equipe também descobriu uma possível maneira de corrigir o erro, aumentando a esperança de criar um modelo mais preciso da barreira hematoencefálica humana para estudar certas doenças neurológicas e desenvolver medicamentos que possam cruzá-la.

O estudo foi publicado online no dia 4 de fevereiro na revista Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ).

"A barreira hematoencefálica é difícil de estudar em humanos e existem muitas diferenças entre a barreira hematoencefálica humana e animal. Portanto, é muito útil ter um modelo da barreira hematoencefálica humana em um prato", diz co- líder do estudo Dritan Agalliu, Ph.D., professor associado de patologia e biologia celular (em neurologia) na Faculdade de Médicos e Cirurgiões Vagelos da Universidade de Columbia.

O modelo de barreira hematoencefálica humana in vitro, desenvolvido em 2012, é feito através da conversão de células adultas diferenciadas , como células da pele , em células-tronco que se comportam como células-tronco embrionárias . Essas células-tronco pluripotentes induzidas podem então ser transformadas em células maduras de quase qualquer tipo - incluindo um tipo de célula endotelial que reveste os vasos sanguíneos do cérebro e da medula espinhal e forma uma barreira única que normalmente restringe a entrada de substâncias potencialmente perigosas, anticorpos e células imunológicas da corrente sanguínea para o cérebro.

Agalliu notou anteriormente que essas " células endoteliais microvasculares do cérebro" humanas induzidas , produzidas usando a abordagem publicada em 2012, não se comportavam como células endoteliais normais no cérebro humano. "Isso levantou minha suspeita de que o protocolo para fazer as células endoteliais da barreira pode ter gerado células com a identidade errada", disse Agalliu.

"A identificação incorreta de células endoteliais do cérebro humano pode ser um problema para outros tipos de células feitas de células pluripotentes induzidas, como astrócitos ou pericitos que formam a unidade neurovascular", disse Agalliu. Os protocolos para gerar essas células foram criados antes do advento das tecnologias de célula única, que são melhores em descobrir a identidade de uma célula. "A identificação incorreta de células continua sendo um grande problema que precisa ser abordado na comunidade científica a fim de desenvolver células que espelhem aquelas encontradas no cérebro humano. Isso nos permitirá usar essas células para estudar o papel dos fatores de risco genéticos para doenças neurológicas e desenvolver terapias medicamentosas que visam as células corretas que contribuem para a barreira hematoencefálica . "


"Ao mesmo tempo, a equipe da Weill Cornell Medicine tinha suspeitas semelhantes, então nos unimos para reproduzir o protocolo e realizar o sequenciamento de RNA em massa e de célula única dessas células."

A análise revelou que as supostas células endoteliais do cérebro humano não tinham várias proteínas-chave encontradas nas células endoteliais naturais e tinham mais em comum com um tipo de célula completamente diferente (epitelial) que normalmente não é encontrado no cérebro.

A equipe também identificou três genes que, quando ativados dentro de células pluripotentes induzidas, levam à criação de células que se comportam mais como células endoteliais de boa-fé. Mais trabalho ainda é necessário, diz Agalliu, para criar células endoteliais que produzam um modelo confiável da barreira hematoencefálica humana. Sua equipe está trabalhando para resolver esse problema.

"A identificação incorreta de células endoteliais do cérebro humano pode ser um problema para outros tipos de células feitas de células pluripotentes induzidas, como astrócitos ou pericitos que formam a unidade neurovascular", disse Agalliu. Os protocolos para gerar essas células foram criados antes do advento das tecnologias de célula única, que são melhores em descobrir a identidade de uma célula. "A identificação incorreta de células continua sendo um grande problema que precisa ser abordado na comunidade científica a fim de desenvolver células que espelhem aquelas encontradas no cérebro humano. Isso nos permitirá usar essas células para estudar o papel dos fatores de risco genéticos para doenças neurológicas e desenvolver terapias medicamentosas que visam as células corretas que contribuem para a barreira hematoencefálica . "

O estudo é intitulado, "O epitélio derivado de células-tronco pluripotentes identificado incorretamente como endotélio microvascular do cérebro requer fatores ETS para adquirir o destino vascular."

 

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