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Pesquisadores criam ratos com tecido cerebral humano

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Pesquisadores transplantaram um organoide do cérebro humano (verde brilhante) no cérebro de um filhote de rato recém-nascido, criando um cérebro híbrido no qual os neurônios interagem. Crédito: Universidade de Stanford
Pesquisadores transplantaram um organoide do cérebro humano (verde brilhante) no cérebro de um filhote de rato recém-nascido, criando um cérebro híbrido no qual os neurônios interagem. Crédito: Universidade de Stanford
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AR NEWS:  Brasil, Maceió , 15/10de 2022




A fim de encontrar terapias para doenças neurológicas, os pesquisadores criaram um cérebro híbrido: eles usaram organoides do cérebro humano em ratos. Isso é ético?

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Pesquisadores conseguiram transplantar tecido cerebral humano cultivado em cérebros de ratos. Os organoides então cresceram junto com o cérebro do roedor, enviaram sinais neuronais e responderam a estímulos ambientais que os ratos sentiram com seus bigodes, relata uma equipe de cientistas liderada por Sergiu Paşca da Universidade de Stanford em »Nature« . Esses animais experimentais devem um dia ajudar a pesquisar terapias para doenças neurodegenerativas e neuropsiquiátricas em humanos.

Porque os pesquisadores gostariam de usar organoides cerebrais para isso, ou seja, pequenas estruturas semelhantes ao cérebro que são cultivadas a partir de células-tronco humanas. Mas os organoides só podem imitar o cérebro humano até certo ponto: o problema é que eles não formam vasos sanguíneos. Portanto, eles não podem absorver nenhum nutriente. E assim não duram muito. Além disso, não recebem os estímulos necessários para o crescimento pleno. O cérebro de um bebê humano está crescendo e seus neurônios também estão se conectando porque ele precisa absorver novos estímulos sensoriais. No entanto, como não existem vasos sanguíneos nem circuitos interligados como no cérebro de um ser vivo, certas doenças não podem ser estudadas em organoides, diz Agnieszka Rybak-Wolf, do Max Delbrück Center for Molecular Medicine, em Berlim, de acordo com uma transmissão do Science Media Center. “Portanto, [organoides cerebrais] muitas vezes não conseguem modelar doenças cerebrais humanas complexas que envolvem a formação de circuitos, como autismo ou esquizofrenia”.

Para contornar esse problema e estimular o crescimento de organoides cerebrais, o neurocientista Paşca e sua equipe plantaram as estruturas de tecido cultivadas no cérebro de ratos recém-nascidos – na expectativa de que as células humanas e animais crescessem juntas. A equipe colocou os organoides em uma região específica do cérebro chamada córtex somatossensorial, parte do córtex cerebral. Estímulos são registrados na área, que são detectados pelos bigodes e outros órgãos sensoriais dos ratos. Os sinais são então transmitidos dessa região do cérebro para outras áreas e aí processados.


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No entanto, as células do cérebro humano amadurecem muito mais lentamente do que as dos ratos. Por esse motivo, os pesquisadores tiveram que esperar mais de seis meses até que os organoides estivessem totalmente integrados aos cérebros dos ratos. Depois disso, descobriu-se que ambas as partes cresceram bem juntas - quase como se alguém tivesse "adicionado outro transistor a um circuito", disse Paşca em uma entrevista coletiva.

O procedimento de transplante ainda é muito caro
A bióloga molecular Paola Arlotta, da Universidade de Harvard, está entusiasmada com os novos resultados. “É um passo importante poder projetar organoides para que reflitam propriedades mais complexas do cérebro”, diz ela. No entanto, Arlotta também está convencido de que o procedimento de transplante provavelmente ainda é muito caro e complexo para servir como uma ferramenta de pesquisa padrão. Na opinião dela, a tarefa agora é descobrir como neurônios humanos individuais – não apenas organoides totalmente desenvolvidos – podem ser transplantados para um cérebro de rato.

O grupo de pesquisa liderado por Paşca queria ter certeza de que as células humanas nas cabeças dos ratos também eram funcionais. Então, ela projetou geneticamente os neurônios nos organoides para disparar quando estimulados com luz de um cabo de fibra ótica embutido no cérebro do rato. A equipe então treinou os ratos para lamber um bico para beber água. A luz estava sempre acesa durante o treino. Quando os pesquisadores ativaram a luz nos cérebros híbridos, os ratos também lamberam o bico. Como resultado, as células humanas se integraram ao cérebro do rato o suficiente para controlar o comportamento dos animais. E mesmo quando os pesquisadores puxaram os bigodes dos ratos, as células humanas dispararam.

Cérebros híbridos podem ser usados ​​para pesquisar doenças?
Pașca e seus colegas agora queriam provar que as quimeras de roedores humanos poderiam realmente ser usadas para estudar distúrbios cerebrais. Para fazer isso, eles criaram organoides cerebrais a partir de células-tronco de três pessoas com uma condição genética chamada síndrome de Timothy. Esta doença produz sintomas semelhantes aos do autismo. Os tecidos cerebrais cultivados a partir dessas células pareciam iguais externamente a outros organoides, mas quando os pesquisadores os transplantaram em ratos, eles não cresceram tanto quanto o resto, e seus neurônios não dispararam da mesma maneira.

O neurocientista Rusty Gage, do Salk Institute for Biological Studies, em La Jolla, Califórnia, está satisfeito com os novos resultados. Em 2018, ele descreveu em »Nature Biotechnology« que os organoides humanos podem ser integrados ao cérebro de camundongos adultos. Como os camundongos não vivem tanto quanto os ratos, Pașca e seus colegas esperavam que os cérebros de bebês de ratos recém-nascidos aceitassem as novas células mais prontamente do que os animais adultos. "Enfrentamos grandes desafios", diz Gage. "Mas acredito que este procedimento de transplante se tornará uma ferramenta valiosa."

Alguns dos desafios são de natureza ética. Muitas pessoas estão preocupadas que a criação de quimeras de roedores humanos possa prejudicar animais ou produzir animais com cérebros semelhantes aos humanos. Em 2021, um painel das Academias Nacionais de Ciências, Engenharia e Medicina dos EUA publicou um relatório com a seguinte conclusão: os organoides do cérebro humano ainda são muito primitivos para desenvolver consciência, adquirir inteligência semelhante à humana ou outras habilidades que exigem regulamentação legal. Paşca diz que os organoides transplantados de sua equipe não causam convulsões ou lapsos de memória nos ratos. O comportamento dos animais também não parece ter mudado significativamente.

Arlotta, por outro lado, membro do conselho das Academias Nacionais, acredita que à medida que a ciência avança, novos problemas antes desconhecidos podem surgir. “Não podemos nem discutir o assunto e depois deixá-lo ir.” Ela acredita que as preocupações com os organoides humanos precisam ser equilibradas com as necessidades de pessoas com distúrbios neurológicos e psiquiátricos. Organoides cerebrais e quimeras humano-animal podem revelar os mecanismos subjacentes a essas doenças. Eles permitiriam testar terapias para doenças como esquizofrenia e transtorno bipolar. "Acho", diz Arlotta, "que temos a responsabilidade como sociedade de fazer o que pudermos".

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