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Pequenos órgãos, grandes achados

Os organoides cerebrais são uma espécie de avatar biológico, e já contribuíram até para descobertas sobre os efeitos do zika vírus

Madeline Lancaster
Organoide de cerebro criado pelo Instituto de Biotecnologia Molecular da Áustria
Desde criança duas perguntas sempre me encantaram: se há vida em outros planetas e como o cérebro funciona. De semelhante entre elas, o fato de existirem tantas células num único cérebro quanto estrelas na via Láctea.

Em 1990, comecei a estagiar num laboratório que pesquisava a neurogênese (em outras palavras, a formação do sistema nervoso). Com Rafael Linden, meu mentor na Universidade Federal do Rio de Janeiro, aprendi que há muitas formas de estudar o cérebro humano, a começar pela comparação com o desenvolvimento do órgão em outros animais. Nessa época, fui apresentado a uma técnica que permitia crescer pedaços vivos da retina de ratos fora do corpo.

Hoje, pesquisadores fabricam organoides para entender como se formam os órgãos humanos. Com isso, a ficção científica do filme Blade Runner tornou-se mais próxima da realidade. Naquela produção de 1982, o “biodesigner” JF Sebastian criava partes do sistema nervoso para os replicantes.

O termo “organoide” define agregados tridimensionais criados a partir de células-tronco com compartimentação e função assemelhadas a órgãos reais. O tamanho diminuto - alguns milímetros apenas - é consequência das limitações atuais que impedem que vasos sanguíneos sejam incorporados. Sem nutrientes e oxigênio nas suas partes mais profundas, deixam de crescer.

Organoides de intestino, rins, testículos, pâncreas, pulmão, coração, só para citar alguns, já são utilizados atualmente em pesquisas biomédicas. Dentre todos já desenvolvidos, entretanto, talvez aqueles que aguçam mais a curiosidade sejam os organoides cerebrais.

Desde o começo do século 20 que cientistas procuram novas formas para manterem vivos fragmentos de tecidos ou de órgãos. Em 2008, o japonês Yoshiki Sasai criou em seu país os primeiros organoides que lembravam olhos ou partes do cérebro. O hiato em virtude de sua morte prematura (suicidou-se ao ver seu nome associado a uma fraude científica) foi preenchido em 2013. Na Áustria, Madeline Lancaster e Juergen Knoblich foram pioneiros ao produzir minicérebros humanos mantidos em suspensão.

Esse avatar biológico vivo tem facilitado bastante pesquisas sobre a neurogênese normal e associada a enfermidades. Células-tronco de pacientes com doenças neurodegenerativas ou transtornos mentais podem ser usadas para criar minicérebros que crescem por meses em laboratório.

Nos Estados Unidos, tornou-se a grande novidade em biologia. Utilizando organoides cerebrais, Flora Vaccarino revelou um desbalanço neuroquímico associado ao autismo. Kristen Brennand descobriu alterações num receptor celular que facilitará a identificação de medicamentos para a esquizofrenia.

Fred Gage transplantou organoides para o interior do sistema nervoso de roedores. O objetivo era fazer com que vasos sanguíneos do animal nutrissem o tecido humano. Trocas de informação entre minicérebro e cérebro foram observadas.

Os organoides cerebrais não se desenvolvem da mesma forma que o nosso órgão maior. E tampouco possuem consciência. Mas já é possível mantê-los vivos por mais de 9 meses, período que coincidide com o tempo de uma gestação humana.

Paola Arlotta gerou organoides cerebrais sensíveis a luz, algo que poderá — no futuro — permitir a comunicação entre os minicérebros e os cientistas.

No Instituto D’Or do Rio de Janeiro, organoides cerebrais nos ajudaram a revelar efeitos de uma substância psicodélica sobre neurônios humanos. Minicérebros foram expostos a um variante de dimetiltriptamina, extraído do sapo Bufo alvarius. Quase mil proteínas foram alteradas, a maior parte associada à neuroplasticidade, redução de inflamação e de neurodegeneração. O estudo ratifica o potencial clínico pouco explorado dos psicodélicos na medicina.

Também demonstramos que o vírus zika é capaz de infectar os minicérebros, provocando morte celular e malformações. Esse flavivírus, originário da África, gera lesões no DNA, as células param de se multiplicar e morrem, comprometendo a formação do cérebro. Os organoides foram úteis ainda para a identificação de 2 medicamentos que poderão ser eventualmente utilizados por mulheres grávidas, em caso de nova emergência.

O nosso cérebro possui uma grande quantidade de neurônios, algo que é característico dos primatas, e também uma expansão significativa de seu córtex. Só que, na prática, não sabemos por que chimpanzés se limitam a usar ferramentas rudimentares enquanto nós somos capazes de conceber computadores. Atualmente, na Alemanha, cientistas estão comparando minicérebros de humanos com os de outras espécies de primatas. A expectativa é que essa metodologia seja capaz de revelar as diferenças sutis de desenvolvimento que nos fazem humanos.

Talvez jamais venhamos a conhecer realmente seres extraterrestres. Mas o advento da era dos organoides cerebrais traz a certeza de que o universo fantástico concebido por Philip K Dick -— o autor do livro “Androides sonham com carneiros elétricos?” que foi a inspiração original para Blade Runner -— está menos distante.

Stevens Rehen, Diretor de Pesquisa do Instituto D’Or de Pesquisa e Ensino e professor da UFRJ. Dedica-se a pesquisas com células-tronco e divulgação científica. Este texto foi escrito para a seção Observatório, de Scientific American Brasil, da qual é colunista.
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