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Reprogramação celular possibilita geração de redes neurais que reproduzem características únicas das células humanas
Estudos sobre doenças que afetam o cérebro humano geralmente são baseados em modelos animais que não são capazes de reproduzir a complexidade das neuropatias humanas. Portanto, essas metodologias muitas vezes falham quando aplicadas em um ambiente clínico com pacientes. Nesse contexto, a descoberta de técnicas de reprogramação celular para gerar culturas de neurônios humanos a partir de células da pele revolucionou o estudo e o desenvolvimento de terapias inovadoras em neurociência.
Recentemente, um estudo publicado na revista científica Stem Cells Reports revelou que a metodologia de reprogramação celular permite gerar redes neurais que reproduzem características únicas das células humanas —diferentes das obtidas em células de roedores— com uma dinâmica temporal que lembra o desenvolvimento do cérebro humano. Por isso, modelos celulares baseados em células humanas reprogramadas poderiam impulsionar o desenvolvimento de novas terapias eficazes no combate às neuropatias e, ao mesmo tempo, reduzir o uso de animais experimentais em laboratório.
O estudo é liderado pelo Dr. Daniel Tornero, pesquisador da Faculdade de Medicina e Ciências da Saúde e do Instituto de Neurociências da Universidade de Barcelona e do IDIBAPS, na Espanha. Também participam os pesquisadores Dr. Jordi Soriano e Dra. Estefanía Estévez-Priego, da Faculdade de Física e do Instituto de Sistemas Complexos da Universidade de Barcelona e o Dr. Zaal Kokaia, da Universidade Lund, na Suécia, entre outros pesquisadores.
Reprogramação celular para superar os limites dos modelos animais
Apesar de compartilhar grande parte de nosso genoma com a maioria dos mamíferos, “existem diferenças consideráveis entre nossas células e as de outras espécies, como roedores, que são usados como modelo animal para a maioria das patologias”, explicou o Dr. Daniel Tornero. “Especificamente, há diferenças muito significativas no cérebro, especialmente no nível de organização e conectividade. Isso torna nossas habilidades cognitivas tão diferentes e também explica por que os defeitos que dão origem às patologias que afetam nossos cérebros não se reproduzem da mesma forma no cérebro desses animais”, continuou o pesquisador.
Os limites apresentados pelos estudos com modelos animais poderiam ser superados por meio da tecnologia de reprogramação celular, baseada na indução de células-tronco pluripotentes humanas (hiPSCs), desenvolvida pelo Dr. Shinya Yamanaka em 2007. Trata-se de uma metodologia capaz de gerar culturas de qualquer tipo celular a partir de células de um adulto —de forma relativamente simples e eficiente — com grande potencial de aplicação clínica em terapia celular e medicina regenerativa.
No âmbito do estudo, a equipe aplicou a técnica de registro dos níveis intracelulares de cálcio para comparar as propriedades das culturas neuronais geradas com tecnologia de reprogramação celular a partir de células humanas, com as obtidas de cérebros de roedores e humanos. Essa técnica oferece uma medida indireta da atividade neuronal: durante o impulso nervoso, que é transmitido de um neurônio para outro, os níveis de cálcio aumentam caracteristicamente e podem ser registrados por sensores intracelulares de cálcio.
Este sistema de estudo permite o monitoramento de alta resolução da atividade neuronal de forma dinâmica ao longo da vida da cultura. A estratégia experimental se completa com o uso de placas especiais que permitem o monitoramento de um mesmo grupo de células por meio de marcas incorporadas à superfície do cultivo, técnica que minimiza as variáveis e gera resultados mais confiáveis e valiosos para o estudo de redes neurais.
Acesse o artigo científico completo (em inglês).
Acesse a notícia completa na página da Universidade de Barcelona (em espanhol).
Fonte: Universidade de Barcelona.
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