Pesquisadores fazem neurônios humanos se integrarem a cérebros de ratos vivos, com grande potencial, mas também implicações assustadoras

ZMESC, 13/10/2022 

Por Alexandru Micu 

Eles não são sencientes, ainda. Mas esses animais poderiam se tornar sencientes um dia?

Neurônios humanos podem sobreviver – e até se desenvolver – após serem transplantados em ratos recém-nascidos. Mas eles ainda são ratos?

Compreender o cérebro é um dos maiores objetivos da ciência moderna. Mas partes do que descobrimos são mais curiosas do que jamais poderíamos imaginar. Um novo artigo destaca uma dessas descobertas. Pesquisadores da Universidade de Stanford relatam que neurônios humanos transplantados em ratos recém-nascidos podem crescer e se desenvolver com o animal.

Essas células se tornam totalmente funcionais, formando conexões com as próprias células cerebrais dos ratos e interagindo com elas – potencialmente participando da formação do comportamento do animal, explica a equipe. Essa abordagem pode ser usada para aprender mais sobre o cérebro humano e os distúrbios que podem afligi-lo, explica a equipe.

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Sergiu Pașca, da Universidade de Stanford, autor correspondente do novo artigo, trabalha há mais de uma década com organoides neurais. São pequenos grupos de neurônios, geralmente criados a partir de células da pele humana transformadas em células-tronco. Essas células-tronco podem ser transformadas em neurônios no laboratório, permitindo aos pesquisadores uma maneira ética de obter células cerebrais humanas funcionais para estudo.

Dito isto, há um limite para o que esses organoides podem nos ensinar. Eles não replicam completa e fielmente tudo o que acontece em nossos cérebros. Por exemplo, eles não formam a mesma teia de conexões complexas, não geram sinais elétricos da mesma maneira e não replicam toda a gama de estruturas que veríamos em um cérebro normal. Finalmente, nem sempre é fácil entender como as mudanças estruturais observadas em um organoide no laboratório podem se traduzir em comportamentos do mundo real.

“Mesmo quando mantivemos neurônios humanos por centenas de dias… notamos que os neurônios humanos não crescem até o tamanho que um neurônio humano em um cérebro humano cresceria”, diz Pașca.

Para encontrar uma solução para esses problemas, a equipe transplantou organoides no cérebro de ratos recém-nascidos. Devido à sua idade muito jovem, esses animais passam por extenso desenvolvimento cerebral e religação à medida que crescem. Como tal, os pesquisadores assumiram que os neurônios transplantados em uma idade tão precoce teriam a melhor chance possível de se integrar aos circuitos neurais dos próprios ratos.

Para os transplantes, a equipe usou organoides feitos de células-tronco derivadas de células da pele. As células-tronco foram produzidas primeiro em laboratório e depois transformadas em camadas de células neurais. Estes foram, por sua vez, dobrados em estruturas semelhantes ao córtex humano (a parte externa de nossos cérebros que lida com processos sensoriais e funções cognitivas superiores).

Depois que os organoides foram concluídos, eles foram colocados no cérebro de ratos de dias de idade através de uma incisão em seus crânios. Cada organoide foi transplantado para o córtex sensorial.

Quatro meses após a implantação, exames cerebrais revelaram que os organoides haviam crescido cerca de nove vezes mais do que seu volume original, preenchendo cerca de um terço de um hemisfério cerebral. Suas células pareciam ter formado conexões com as células cerebrais dos ratos, tornando-se totalmente incorporadas aos seus circuitos neurais, acrescenta a equipe.

As próprias células eram muito mais próximas em tamanho dos neurônios nos cérebros humanos. Seis meses após a conclusão dos transplantes, essas células eram cerca de seis vezes maiores do que as cultivadas em laboratório. Pașca as chama de “absolutamente imensas”, explicando que essas células atingem um nível de maturação que não foi visto em uma placa de Petri no laboratório. Eles também parecem "disparar" - para gerar sinais elétricos - da mesma forma que os do cérebro humano.

Como as células estão totalmente integradas aos circuitos cerebrais dos ratos, elas provavelmente desempenham um papel no controle de seu comportamento. Para determinar se esse era o caso, a equipe acionou os neurônios humanos usando optogenética. O experimento revelou que a atividade dessas células pode influenciar o funcionamento do cérebro mediado pela liberação da “proteína dependente de atividade FOS em várias regiões do cérebro implicadas em comportamentos motivados”. Uma liberação semelhante não foi observada em animais de controle.

Juntas, as descobertas mostram que os neurônios humanos podem sobreviver dentro e se integrar aos cérebros dos animais vivos. Eles também oferecem aos pesquisadores uma maneira de estudar potencialmente os efeitos comportamentais de vários tratamentos ou procedimentos no cérebro.

Ele também oferece uma abordagem única para estudar distúrbios cerebrais. Por exemplo, a equipe criou organoides de pacientes com síndrome de Timothy, um distúrbio genético raro que afeta o cérebro e o coração. Esses neurônios tinham uma estrutura diferente em comparação com os saudáveis ​​e pareciam funcionar de maneira diferente também. A equipe de Pașca agora está trabalhando duro usando ratos implantados com esses organoides para testar novos tratamentos potenciais para a síndrome.

A novidade desta pesquisa, no entanto, levanta uma questão que eu achava que nunca precisaria me fazer: esses ratos ainda são ratos? Os autores do artigo dizem que sim, explicando que não encontraram sinais de cognição aprimorada, emoção ou qualquer outro comportamento ou traços humanos. Mas é inegável que esses ratos, pelo menos no nível celular, também não são totalmente ratos.

Como estão agora, os ratos da equipe são apenas ligeiramente modificados em relação à linha de base, e essas modificações foram focadas em uma área do cérebro que lida com o processamento de informações sensoriais. No entanto, não é impossível pensar que, no futuro, tais implantações possam criar ratos com capacidades cognitivas muito maiores do que os inalterados. Esses animais, sem dúvida, nos forçarão a lidar com a questão do que exatamente conta como uma mudança de espécie e descobrir onde estamos na ideia de misturar matéria cerebral humana com animais vivos.

O artigo “Maturation and circuit integration of transplanted human cortical organoids” foi publicado na revista Nature.

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Fonte:https://www.zmescience.com/science/researchers-implant-human-neurons-rats-9362452/