Um mini-cérebro desenvolvido em laboratório a partir de células-tronco desenvolveu espontaneamente estruturas oculares rudimentares, relataram cientistas.
Minúsculos organoides de cérebro humano cultivados em pratos mostraram o crescimento de duas taças ópticas bilateralmente simétricas, refletindo o desenvolvimento de estruturas oculares em embriões humanos. Esse resultado incrível pode nos ajudar a entender melhor o processo de diferenciação e desenvolvimento dos olhos, bem como as doenças oculares.
“Nosso trabalho destaca a notável capacidade dos organoides cerebrais de gerar estruturas sensoriais primitivas que são sensíveis à luz e contêm tipos de células semelhantes às encontradas no corpo”, disse o neurocientista Jay Gopalakrishnan, do Hospital Universitário de Düsseldorf, na Alemanha. “Esses organoides podem ajudar a estudar as interações cérebro-olho durante o desenvolvimento embrionário, modelar distúrbios retinianos congênitos e gerar tipos de células retinianas específicas do paciente para testes personalizados de drogas e terapia de transplante”.
Organoides cerebrais não são cérebros reais, como você pode imaginar. São pequenas estruturas tridimensionais cultivadas a partir de células-tronco pluripotentes induzidas – células obtidas de adultos e transformadas em células-tronco que têm potencial para crescer em diversos tipos de tecidos.
Nesse caso, essas células-tronco podem se transformar em aglomerados de tecido cerebral que não têm nada parecido com pensamentos, emoções ou consciência. Esses "mini-cérebros" são usados para fins de pesquisa onde o uso de um cérebro vivo real seria impossível ou pelo menos eticamente difícil - por exemplo, para testar a resposta a drogas ou observar o desenvolvimento de células sob certas condições adversas. Desta vez, Gopalakrishnan e seus colegas planejaram observar o desenvolvimento dos olhos.
Em estudos anteriores, outros cientistas usaram células-tronco embrionárias para desenvolver copos ópticos, estruturas que se tornam quase todo o olho durante o desenvolvimento embrionário. Outros estudos desenvolveram estruturas semelhantes a copos ópticos a partir de células-tronco pluripotentes induzidas.
Em vez de cultivar essas estruturas diretamente, a equipe de Gopalakrishnan queria ver se elas poderiam ser cultivadas como parte integrante dos organoides cerebrais. Isso nos permitiria ver como esses dois tipos de tecido podem crescer juntos, em vez de simplesmente desenvolver estruturas ópticas isoladamente.
Trabalhos anteriores sobre o desenvolvimento de organoides mostraram a presença de células da retina, mas não desenvolveram estruturas ópticas, então a equipe mudou seus protocolos. Eles não tentaram forçar o desenvolvimento de células puramente neuronais nos estágios iniciais da diferenciação neuronal e adicionaram acetato de retinol ao meio de cultura como um auxílio para o desenvolvimento do olho.
Seus cérebros de bebê cuidadosamente mantidos já haviam formado cálices ópticos no 30º dia de desenvolvimento, e as estruturas eram claramente visíveis no 50º dia. Isso é consistente com o tempo de desenvolvimento do olho em um embrião humano, o que significa que esses organoides podem ser úteis para estudar as complexidades desse processo.
Existem outras consequências. As taças ópticas continham diferentes tipos de células retinianas, organizadas em redes neurais responsivas à luz, e até continham lentes e tecido da córnea. Finalmente, as estruturas demonstraram a conexão da retina com áreas de tecido cerebral.
Dos 314 organoides cerebrais que a equipe desenvolveu, 73% desenvolveram copos ópticos. A equipe espera desenvolver estratégias para manter essas estruturas viáveis por períodos de tempo mais longos para uma pesquisa mais aprofundada com enorme potencial, dizem os pesquisadores.
“Podem ser desenvolvidos organoides cerebrais contendo vesículas ópticas que exibem tipos de células neuronais altamente especializadas, abrindo caminho para a criação de organoides personalizados e folhas epiteliais pigmentadas da retina para transplante”, escrevem eles em seu artigo. "Acreditamos que [estes são] organoides de última geração que ajudam a modelar retinopatias resultantes de distúrbios precoces do desenvolvimento neurológico".
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