Cientistas criam camundongos com tecido cerebral humano ocupando cerca de metade do cérebro

Foto: Universidade de Stanford

Pesquisadores da Universidade Stanford, nos Estados Unidos, desenvolveram camundongos cujo cérebro passou a conter uma grande quantidade de tecido cerebral humano, chegando a representar aproximadamente metade do volume cerebral dos animais. O experimento, publicado na revista científica Nature, busca criar um novo modelo para estudar doenças neurológicas e psiquiátricas diretamente em tecido humano.

O trabalho foi liderado pelo neurocientista Sergiu Pașca e partiu de uma dificuldade enfrentada pelos pesquisadores: os chamados organoides cerebrais, estruturas tridimensionais produzidas em laboratório a partir de células-tronco humanas, conseguem reproduzir algumas características do cérebro, mas não possuem a complexidade de um órgão inserido em um organismo vivo.

Para tentar superar essa limitação, os cientistas modificaram geneticamente os camundongos ainda durante o desenvolvimento para impedir a formação de grande parte do córtex cerebral e do hipocampo. Com espaço disponível dentro do crânio, os pesquisadores transplantaram organoides derivados de células humanas nos animais recém-nascidos.

Os organoides foram produzidos a partir de células da pele doadas por pessoas e posteriormente reprogramadas para adquirir características de células-tronco. Cada aplicação continha cerca de 100 mil células cerebrais humanas. Ao longo dos meses seguintes, o tecido transplantado cresceu e ocupou grande parte do espaço deixado pelas estruturas cerebrais que não haviam se desenvolvido.

Depois de aproximadamente três meses, o tecido humano havia se conectado ao sistema circulatório dos camundongos e ocupado uma área equivalente a cerca de metade do volume do cérebro dos animais. Os pesquisadores também observaram conexões entre as células humanas e o sistema nervoso dos camundongos, indicando que o tecido não permaneceu isolado dentro do cérebro.

Apesar da proporção, os cientistas ressaltam que os animais não possuem um cérebro humano completo. O restante do sistema nervoso continua sendo de camundongo, incluindo estruturas subcorticais e órgãos sensoriais. Além disso, o tecido humano transplantado permanece imaturo e não reproduz integralmente a organização de um córtex humano adulto.

Uma das novidades observadas no experimento foi o desenvolvimento de tipos de neurônios humanos difíceis de reproduzir em organoides mantidos exclusivamente em laboratório. Entre eles estavam células semelhantes aos chamados neurônios de von Economo, encontrados em regiões específicas do cérebro humano e associados a circuitos de longa distância. Essas células não haviam sido identificadas no estudo anterior realizado pela equipe em ratos.

A pesquisa também investigou se a presença do tecido humano provocava alterações no comportamento dos animais. Os pesquisadores compararam camundongos normais, animais geneticamente modificados sem grande parte do córtex e hipocampo e aqueles que receberam os transplantes humanos.

Em um teste de memória baseado em um labirinto em formato de Y, os camundongos que receberam o tecido humano tiveram desempenho acima do esperado pelo acaso. Os animais que não desenvolveram grande parte do córtex e do hipocampo apresentaram dificuldades no mesmo teste. Os pesquisadores, porém, destacam que o resultado não permite afirmar que os neurônios humanos foram diretamente responsáveis pelo comportamento observado.

A principal finalidade do modelo é permitir que cientistas estudem doenças que afetam o cérebro humano em um ambiente mais próximo das condições encontradas dentro de um organismo. A equipe pretende utilizar a técnica para investigar enfermidades como demência frontotemporal, epilepsia e diferentes transtornos do neurodesenvolvimento.

No caso da demência frontotemporal, por exemplo, os pesquisadores poderão produzir organoides a partir de células de pacientes e observar como determinados neurônios humanos são afetados pela doença. Em estudos sobre epilepsia, o modelo poderá ser utilizado para analisar alterações na atividade dos circuitos neurais e testar possíveis tratamentos.

O experimento também reacendeu questões éticas sobre o uso de tecido cerebral humano em animais. Uma das preocupações é saber se a presença crescente de células humanas poderia produzir alterações inesperadas nas características dos animais ou exigir novos critérios para avaliação do bem-estar deles.

Segundo Pașca, essas questões foram consideradas durante o desenvolvimento da pesquisa. Além da avaliação tradicional dos experimentos com animais, pesquisadores de bioética de Stanford e um comitê externo formado por cientistas, especialistas em ética, juristas e representantes de pacientes participaram da análise do trabalho. Os animais também foram monitorados biologicamente e por meio de avaliações comportamentais.

A equipe afirma que o objetivo não é transformar camundongos em animais com características humanas completas, mas criar uma ferramenta capaz de aproximar a pesquisa experimental das condições do cérebro humano, permitindo estudar doenças e possíveis tratamentos que são difíceis de reproduzir apenas com células cultivadas em laboratório.