Em um estudo publicado na revista Célula Tronco em 2 de fevereiro, os pesquisadores mostram que organoides cerebrais – grupos de neurônios cultivados em laboratório – podem se integrar com cérebros de ratos e responder a estímulos visuais como luzes piscantes.
Décadas de pesquisa mostraram que podemos transplantar neurônios humanos e de roedores individuais em cérebros de roedores e, mais recentemente, foi demonstrado que os organoides do cérebro humano podem se integrar ao cérebro de roedores em desenvolvimento. No entanto, ainda não foi explorado se esses enxertos de organoides podem se integrar funcionalmente ao sistema visual de cérebros adultos feridos.
“Focamos não apenas no transplante de células individuais, mas também no transplante de tecidos”, diz o autor sênior H. Isaac Chen, médico e professor assistente de neurocirurgia na Universidade da Pensilvânia. “Os organoides do cérebro têm arquitetura; eles têm uma estrutura que se assemelha ao cérebro. Pudemos observar os neurônios individuais dentro dessa estrutura para obter uma compreensão mais profunda da integração dos organoides transplantados.”
Os pesquisadores cultivaram neurônios derivados de células-tronco humanas em laboratório por cerca de 80 dias antes de enxertá-los no cérebro de ratos adultos que sofreram lesões em seu córtex visual. Em três meses, os organoides enxertados se integraram ao cérebro do hospedeiro: tornando-se vascularizados, crescendo em tamanho e número, enviando projeções neuronais e formando sinapses com os neurônios do hospedeiro.
A equipe fez uso de vírus marcados com fluorescente que saltam ao longo das sinapses, de neurônio para neurônio, para detectar e traçar conexões físicas entre o organoide e as células cerebrais do rato hospedeiro. “Ao injetar um desses marcadores virais no olho do animal, conseguimos rastrear as conexões neuronais a jusante da retina”, diz Chen. “O rastreador chegou até o organoide.”
Em seguida, os pesquisadores usaram sondas de eletrodos para medir a atividade de neurônios individuais dentro do organoide quando os animais foram expostos a luzes piscantes e barras brancas e pretas alternadas. “Vimos que um bom número de neurônios dentro do organoide respondeu a orientações específicas de luz, o que nos dá evidências de que esses neurônios organoides foram capazes não apenas de se integrar ao sistema visual, mas também de adotar funções muito específicas do sistema visual. córtex.”
A equipe ficou surpresa com o grau de integração dos organoides em apenas três meses. “Não esperávamos ver esse grau de integração funcional tão cedo”, diz Chen. “Houve outros estudos olhando para o transplante de células individuais que mostram que mesmo 9 ou 10 meses depois de transplantar neurônios humanos em um roedor, eles ainda não estão completamente maduros.”
“Os tecidos neurais têm o potencial de reconstruir áreas do cérebro lesionado”, diz Chen. “Ainda não resolvemos tudo, mas este é um primeiro passo muito sólido. Agora, queremos entender como os organoides podem ser usados em outras áreas do córtex, não apenas no córtex visual, e queremos entender as regras que orientar como os neurônios organoides se integram ao cérebro para que possamos controlar melhor esse processo e fazer com que aconteça mais rápido”.