Minicérebros: Avanços e Aplicações na Neurociência

Tuesday, 29 de August de 2023

Os minicérebros, também conhecidos como organoides cerebrais, são estruturas tridimensionais cultivadas em laboratório que se assemelham a pequenos cérebros humanos em desenvolvimento. Esses minicérebros são criados a partir de células-tronco pluripotentes, que têm a capacidade de se diferenciar em vários tipos de células neurais. A pesquisa envolvendo minicérebros têm avançado rapidamente nas últimas décadas, proporcionando uma plataforma única para estudar o desenvolvimento cerebral, entender doenças neurológicas e testar terapias potenciais. Aqui vamos discutir um pouco sobre essa técnica promissora e sua aplicabilidade na neurociência.

Os avanços na tecnologia de cultivo de células-tronco e na engenharia de tecidos permitiram o desenvolvimento de minicérebros cada vez mais sofisticados. A partir de células-tronco pluripotentes induzidas ou células-tronco embrionárias humanas, o ectoderma dos corpos embrióides são formados nos quais se desenvolvem posteriormente em tecidos neurais formando organoides cerebrais, sob determinado sistema de cultura tridimensional (3D) (Imagem ao lado). Essas estruturas são compostas por diferentes tipos de células neurais, como neurônios, astrócitos e oligodendrócitos, organizados de maneira semelhante ao cérebro em desenvolvimento, porém significativamente menos complexos do que um cérebro humano totalmente desenvolvido. Eles exibem atividade elétrica, comunicação entre células e até mesmo certos padrões de desenvolvimento observados no cérebro humano em estágio inicial, o que estudos sistemáticos de processos neurológicos complexos e de patogênese além do que pode ser feito com modelos animais. Ao cultivar células cerebrais humanas com sinais microambientais fisiológicos, os modelos de mini-cérebros humanos reconstituem o arranjo dos tecidos estruturais e algumas das complexas funções biológicas do cérebro humano.

Os minicérebros oferecem uma oportunidade única para estudar os estágios iniciais do desenvolvimento cerebral humano. Isso possibilita a compreensão de processos como a formação de camadas corticais, a migração neuronal e a formação de sinapses. Os minicérebros podem ser gerados a partir de células de pacientes com doenças neurológicas, como autismo, esquizofrenia e microcefalia. Isso permite aos pesquisadores investigar como essas condições se manifestam a nível celular e molecular, facilitando a identificação de alvos terapêuticos. Esses organóides também podem ser usados para testar a eficácia e a segurança de medicamentos e terapias. Isso é particularmente valioso para doenças que não possuem modelos animais precisos ou para as quais modelos animais não capturam totalmente os aspectos humanos. Além disso os mini cérebros também podem ser utilizados para o estudo de neurotoxologia, onde toxicidade de substâncias químicas e agentes ambientais pode ser testada nesse tecido, proporcionando uma abordagem ética e precisa para avaliar os efeitos potenciais no sistema nervoso.

Apesar de suas promissoras aplicações, o uso de minicérebros levanta questões éticas complexas, como a consciência dessas estruturas em laboratório e a necessidade de regulamentação rigorosa para a utilização responsável dessas tecnologias. Até o conhecimento atual, a ciência ainda não demonstrou a capacidade de minicérebros em exibir atividade consciente. Ainda não há um consenso sobre como medir, detectar ou definir a consciência, mesmo em seres humanos plenamente desenvolvidos, o que dificulta ainda mais a avaliação do estado de consciência em estruturas menos complexas.

Apesar dos minicérebros representarem uma ferramenta revolucionária na neurociência, oferecendo insights profundos sobre o desenvolvimento cerebral humano e doenças neurológicas, ainda é necessário o avanço no estudo de sua atividade, principalmente relacionada à caracterização de sua consciência.

Referências:

Wang, Yan, Dai Tsuchiya, and Chongbei Zhao. "Generation of Mini-Brains From hiPSCs." Emerging Model Organisms. New York, NY: Springer US, 2023. 291-306.

Tan, Hsih-Yin, Hansang Cho, and Luke P. Lee. "Human mini-brain models." Nature biomedical engineering 5.1 (2021): 11-25.

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Quadrato, G., & Arlotta, P. (2017). Present and future of modeling human brain development in 3D organoids. Current Opinion in Cell Biology, 49, 47-52.

Velasco, S., Kedaigle, A. J., Simmons, S. K., Nash, A., Rocha, M., Quadrato, G., ... & Kriegstein, A. R. (2019). Individual brain organoids reproducibly form cell diversity of the human cerebral cortex. Nature, 570(7762), 523-527.

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Autor:

Rodrigo Oliveira

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