Imagine ser capaz de produzir tecido cerebral fresco em um laboratório e transplantá-lo para substituir áreas perdidas, danificadas ou doentes do cérebro. Pesquisadores da Universidade da Califórnia, San Diego (UCSD) avançaram nossa compreensão dessa possibilidade.

Além de estarem conectados ao sistema vascular do hospedeiro, os organoides corticais humanos (ou “mini-cérebros”) transplantados para camundongos também responderam a pulsos de luz brilhando nos olhos dos sujeitos de teste de maneira comparável ao tecido cerebral circundante.

Os pesquisadores fizeram essa determinação usando tecnologia de ponta que permitiu avanços em implantes para escanear e registrar impulsos cerebrais delicados por um longo período de tempo.

“Prevemos que essa combinação de células-tronco e tecnologias de neurogravação será usada posteriormente para modelar doenças sob condições fisiológicas no nível de circuitos neurais, o exame de tratamentos candidatos em um histórico genético específico do paciente e a avaliação do potencial de organoides. para restaurar regiões cerebrais específicas ausentes, prejudicadas ou danificadas”, escreveram os autores.

O novo método de gravação foi criado pelo grupo de engenheiros e neurocientistas, liderados por Duygu Kuzum, para quantificar simultaneamente a atividade das ondas cerebrais nos níveis macro e micro.

O sistema faz uso de microeletrodos de grafeno transparentes e dobráveis que podem ser inseridos em regiões específicas do cérebro. Os picos precisos de atividade neuronal que ocorrem no organoide transplantado e no tecido cerebral circundante são mostrados por essa tecnologia altamente personalizada.

Os cientistas descobriram que seus organoides humanos estabeleceram conexões sinápticas efetivas com o restante do córtex visual do camundongo menos de um mês após o transplante. O tecido alienígena foi assimilado ainda mais no cérebro do hospedeiro dois meses depois.

Conectando mini cérebros

Foi comprovado em pesquisas anteriores, algumas realizadas pelos mesmos autores da UCSD, que mini-cérebros humanos transplantados em camundongos são capazes de se conectar a veias sanguíneas que fornecem oxigênio e nutrientes. Além disso, os neurônios começam a se desenvolver e se auto-organizar.

Por exemplo, em 2019, os pesquisadores desenvolveram células-tronco pluripotentes em uma massa do tamanho de uma ervilha de dois milhões de neurônios ordenados que procuravam ativamente por conexões próximas.

Os organoides do cérebro humano também são produzidos a partir de células-tronco pluripotentes. Eles têm a capacidade de se desenvolver em uma ampla variedade de tecidos e órgãos, mas somente quando expostos à mistura molecular adequada. Os cientistas ainda estão estudando essa composição, que é altamente intrincada e baseada em um período de tempo muito particular.

Embora a possibilidade de estabelecer “visão” funcional em um cérebro desenvolvido em laboratório ainda esteja longe, um experimento no qual um organoide cerebral começou a produzir componentes oculares rudimentares foi notícia em 2021.

Por outro lado, pode ser mais viável implantar tecido cerebral humano criado a partir de células-tronco em um córtex visual totalmente amadurecido. No entanto, tem sido mais desafiador estabelecer se o enxerto estranho está recebendo ativamente informações funcionais do resto do cérebro do que em estudos com roedores, onde isso já foi feito.

Os eletrodos de metal convencionais não fornecem ao cérebro um campo de visão limpo, o que obriga os pesquisadores a removê-los para examinar o córtex sensorial adequadamente. Isso pode prejudicar a eficácia de um enxerto de tecido.

Este problema é resolvido com a ajuda de eletrodos transparentes. Os pesquisadores da UCSD demonstraram pela primeira vez que pulsos de luz podem excitar organoides humanos implantados no cérebro de um camundongo usando uma abordagem de imagem fluorescente sob um microscópio.

O estudo foi publicado em Natureza Comunicações.

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Este artigo foi originalmente publicado por Mystery Planet. Leia o artigo original aqui.