Pesquisadores descobriram que minúsculos cérebros criados em laboratório a partir de células-tronco formaram espontaneamente estruturas oculares básicas em uma pesquisa interessante publicada em 2021.
Duas taças ópticas bilateralmente simétricas foram mostradas emergindo de minúsculos organoides cerebrais derivados de humanos que foram cultivados em pratos, combinando o crescimento de componentes oculares em embriões humanos. Esta descoberta surpreendente pode ajudar na nossa compreensão da diferenciação e desenvolvimento do olho, bem como doenças oculares.
“Nosso trabalho destaca a notável capacidade dos organoides cerebrais de gerar estruturas sensoriais primitivas que são sensíveis à luz e abrigam tipos de células semelhantes às encontradas no corpo”, disse o neurocientista Jay Gopalakrishnan, do University Hospital Düsseldorf, na Alemanha, em um comunicado de 2021.
“Esses organoides podem ajudar a estudar as interações cérebro-olho durante o desenvolvimento do embrião, modelar distúrbios retinianos congênitos e gerar tipos de células retinianas específicas do paciente para testes personalizados de drogas e terapias de transplante”.
Organoides cerebrais não são cérebros reais, apesar do que você possa ter pensado. São minúsculas estruturas tridimensionais criadas a partir de células-tronco pluripotentes induzidas, que são células-tronco criadas por meio de engenharia reversa a partir de células humanas adultas e têm a capacidade de se diferenciar em uma ampla variedade de tecidos.
"Em um exemplo, as células-tronco são encorajadas a se desenvolver em bolhas de tecido cerebral que não apresentam sinais de cognição, emoção ou consciência. Esses “cérebros minúsculos” são utilizados em estudos quando seria impraticável ou, pelo menos, moralmente problemático usar cérebros vivos reais, como ao avaliar respostas a medicamentos ou monitorar o desenvolvimento celular em circunstâncias desafiadoras.
Desta vez, Gopalakrishnan e seus associados queriam estudar o crescimento dos olhos.
Os cientistas já haviam cultivado copos ópticos, as estruturas que amadurecem quase no globo ocular completo durante o desenvolvimento embrionário, usando células-tronco embrionárias. Além disso, células-tronco pluripotentes induzidas foram usadas em estudos anteriores para criar estruturas semelhantes a cálices ópticos.
O objetivo da equipe de Gopalakrishnan era determinar se essas estruturas poderiam ser geradas como um componente integral dos organoides do cérebro, e não diretamente. Em vez de apenas produzir estruturas ópticas sozinhas, isso teria a vantagem adicional de permitir que os pesquisadores observassem como os dois tipos de tecido podem crescer juntos.
“O desenvolvimento do olho é um processo complexo, e entendê-lo pode permitir sustentar a base molecular das doenças retinianas precoces”, escreveram os pesquisadores em seu artigo.
“Assim, é crucial estudar as vesículas ópticas que são o primórdio do olho cuja extremidade proximal está ligada ao prosencéfalo, essencial para a formação adequada do olho.”
A equipe ajustou suas técnicas depois de descobrir células da retina em organoides anteriores que estavam sendo desenvolvidos, mas não conseguiram formar estruturas ópticas.
Nas fases iniciais da diferenciação neural, eles não tentaram conduzir o crescimento de células estritamente neurais e adicionaram acetato de retinol ao meio de cultura para ajudar no desenvolvimento do olho.
Seus cérebros infantis devidamente gerenciados começaram a desenvolver cálices ópticos já aos 30 dias, com as estruturas sendo distintamente aparentes aos 50 dias. Esses organoides podem ser úteis para entender as nuances desse processo porque isso é compatível com o tempo de desenvolvimento do olho no embrião humano.
Há implicações adicionais também. Os cálices ópticos ainda apresentavam lentes e tecido da córnea, além de vários tipos de células da retina que se organizavam em redes neurais que respondiam à luz. Por último, mas não menos importante, as estruturas mostraram conexão retinal com várias partes do cérebro.
As fibras nervosas das células ganglionares da retina se conectam com seus alvos cerebrais em mamíferos, um fenômeno que nunca foi visto em um sistema in vitro, de acordo com Gopalakrishnan.
Também pode ser duplicado. A equipe gerou 314 organoides cerebrais e 73% deles amadureceram em cálices ópticos. Para realizar uma pesquisa mais aprofundada com enorme potencial, a equipe planeja desenvolver maneiras de manter essas estruturas funcionais em escalas de tempo estendidas.
“Podem ser desenvolvidos organoides cerebrais contendo vesículas ópticas exibindo tipos de células neuronais altamente especializadas, abrindo caminho para gerar organoides personalizados e folhas epiteliais de pigmento da retina para transplante”, escreveram eles em seu artigo.
“Acreditamos que [estes] são organoides de última geração que ajudam a modelar retinopatias que surgem de distúrbios do neurodesenvolvimento precoce”.
A pesquisa foi publicada na Cell Stem Cell.
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Este artigo foi originalmente publicado por Science Alert. Leia o artigo original aqui.
