Notícia

Pesquisadores usam organoides para aprender sobre autismo

Fonte

TUM | Universidade Técnica de Munique

Data

quinta-feira, 1 junho 2023 15:25

Áreas

Biologia. Biomedicina. Biotecnologia. Células-tronco. Engenharia Biológica. Imunologia. Microbiologia. Neurociências.

No cérebro, a micróglia desempenha funções como englobar células nervosas danificadas e remover os detritos, além de também poder promover o crescimento de neurônios. Como resultado, desempenha um papel importante no desenvolvimento do cérebro e nas doenças do sistema nervoso.

Até agora, muitos aspectos de como a micróglia funciona permaneceram desconhecidos. Isso ocorre em parte porque seu comportamento em condições de laboratório é fundamentalmente diferente do que no corpo humano. Mas, recentemente, uma equipe de pesquisa internacional – com contribuições decisivas do Dr. Simon Schäfer, professor de Tecnologias Organoides Avançadas para Pesquisa em Saúde Mental da Universidade Técnica de Munique (TUM) – descreveu uma abordagem para esse problema na revista científica Cell.

Criando micróglia e organoides a partir de células-tronco

“Fora do ambiente cerebral, a micróglia perde quase toda a função e significado”, disse o professor Dr. Rusty Gage, autor sênior e titular do Instituto Salk, nos Estados Unidos. “Sabíamos que, se encontrássemos uma maneira de replicar o ambiente do cérebro humano em um organoide para estudar a micróglia humana, finalmente teríamos uma ferramenta para examinar como o cérebro saudável e o cérebro doente influenciam a micróglia e, reciprocamente, como a micróglia saudável e a micróglia doente influenciam o cérebro.”

A equipe desenvolveu um processo para produzir micróglia a partir de células-tronco pluripotentes humanas. Com essas células-tronco, os pesquisadores também conseguiram produzir um organoide com aproximadamente 5 milímetros de diâmetro. Em contraste com os organoides cerebrais anteriores, ele permite a modelagem não apenas do estágio inicial do desenvolvimento do cérebro, mas também dos estágios subsequentes. Este é um pré-requisito importante para estudar doenças que ocorrem mais tarde na vida.

Um sistema celular tridimensional

“Os organoides são frequentemente descritos como versões em miniatura de órgãos”, disse o Dr. Simon Schäfer. “Mas isso cria associações falsas neste contexto. Quando pensamos no cérebro, pensamos na consciência, nas sensações e no pensamento. Nossos organoides não são capazes de fazer isso. Nem é essa a nossa intenção.” Embora os organoides contenham neurônios que se comunicam uns com os outros, explicou o pesquisador, eles carecem da rede entre diferentes áreas que é necessária para o pensamento e a consciência. “De forma mais realista, devemos pensar neles como sistemas celulares tridimensionais que usamos para modelar aspectos do desenvolvimento do cérebro”, disse o professor Schäfer.

Imitando processos no corpo

Como próximo passo, a equipe desenvolveu um processo para semear a micróglia derivada de células-tronco em organoides. Isso possibilitou modelar um processo adicional no desenvolvimento do cérebro: a micróglia não se move para a área que posteriormente forma o cérebro até por volta da quinta semana de gravidez.

Até agora, micróglia ou organoides em uma placa de Petri não se comportavam da mesma forma que no corpo humano. No entanto, a equipe conseguiu implantar os organoides em camundongos. Em um organismo vivo, a micróglia se comportou como suas contrapartes no cérebro. As células se multiplicaram e conseguiram eliminar neurônios danificados no organoide. “Agora estamos tentando descobrir como podemos fazer com que nossos organoides na placa de Petri se comportem como os do corpo”, disse o Dr. Simon Schäfer.

Organoides de células-tronco de pacientes autistas

Com o novo sistema organoide, os pesquisadores querem aprender mais sobre como o cérebro se desenvolve. Eles também querem contribuir para uma melhor compreensão de doenças individuais: os cientistas usaram células da pele de três pacientes com transtorno do espectro do autismo macrocefálico para criar células-tronco, que usaram para produzir organoides e células da micróglia. Estudos anteriores revelaram um comportamento incomum em neurônios e micróglia em pacientes com esse distúrbio. A equipe agora mostrou que essas diferenças também ocorrem nos organoides.

“Nossos experimentos mostraram que a micróglia em organoides derivados de células-tronco de pacientes é mais reativa a células danificadas do que em organoides feitos com células derivadas de indivíduos do grupo de controle”, disse o professor Simon Schäfer. Essa mudança de comportamento também foi observada quando a micróglia das células-tronco do grupo de controle foi semeada em organoides cerebrais de pacientes. Consequentemente, é mais provável que isso seja causado por mudanças no ambiente cerebral do que nas próprias características da micróglia. Isso poderia explicar a origem dos processos inflamatórios no cérebro frequentemente observados nessa condição.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Técnica de Munique (em inglês).

Fonte: Paul Hellmich, TUM. Imagem: micróglia (em branco) movendo-se dentro de um organoide cerebral (em vermelho). Fonte: Instituto Salk via Universidade Técnica de Munique.

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