“'Mini cérebros' podem nos ajudar a entender o que nos torna humanos”, disse um especialista em neurociência

O líder do grupo da Divisão de Biologia Celular do Laboratório de Biologia Molecular do Medical Research Council (MRC) e parte do Cambridge Biomedical Campus no Reino Unido; poderia revolucionar o estudo do cérebro graças a anos de estudo e alguma chance. Nas palavras de Madeline Lancaster, sua tentativa de cultivar células-tronco neurais falhou, mas ela não tinha ideia de que as bolas flutuantes de células que via ao microscópio e em sua placa de Petri eram, de fato, tecidos cerebrais em miniatura.

Ele fez um trabalho inovador no desenvolvimento da tecnologia de organoides cerebrais que está gerando avanços significativos no desenvolvimento neurológico e na pesquisa de doenças. O trabalho no laboratório Lancaster se concentra no estudo do desenvolvimento do cérebro humano usando organoides cerebrais. O laboratório usa minicérebros para estudar as diferenças mais fundamentais entre o desenvolvimento do cérebro humano e o de outras espécies de mamíferos. Seu progresso põe em risco tudo o que vem em termos de estudos do cérebro e nos aproxima da resposta a uma pergunta intrigante: o que nos torna humanos?

“Eu me propus a cultivar células-tronco neurais na superfície de uma placa de Petri, mas dentro de um dia percebi que algo havia dado errado”, diz ele à Infobae exclusivamente em um bate-papo por telefone. A preparação de proteína que eu estava usando para cobrir o fundo do prato era bastante antiga, o que significava que as células não ficavam juntas como deveriam, mas formavam bolas flutuantes. Muitos cientistas provavelmente teriam jogado fora esse produto, mas eu deixei que ele continuasse crescendo. Muito em breve, pude ver estruturas dentro disso, como neurobiologista, reconheci como certas características que você veria no cérebro”.

-Isso quer dizer que, como em outros casos famosos da ciência, o acaso era um ingrediente?

Foi fortuito, é verdade, no sentido de que esses seres simplesmente apareceram no prato do laboratório quando eu não esperava. O momento também foi muito bom, pois a descoberta aconteceu no início da minha bolsa de pós-doutorado, o que significava que eu estava livre para explorar e deixar as observações que eu poderia fazer me guiarem. Após a excitação inicial, houve muito trabalho envolvido para transformar essas pequenas bolas de células em tecidos. Durante um ano, acompanhei minhas tentativas e erros com esse desenvolvimento: repeti esses experimentos, adicionando diferentes combinações de suplementos alimentares às células, registrando diligentemente o resultado em meu livro de laboratório. Acabei descobrindo que um gel de proteína específico chamado Matrigel fornecia suporte suficiente para permitir que as células se auto-organizassem em tecidos tridimensionais.

- Esses são os organoides?

- De fato. Esses tecidos tridimensionais são conhecidos como organoides, que literalmente significa órgão, mas uma alternativa que é usada em laboratório para investigar as profundezas do cérebro, neste caso, e possíveis tratamentos contra suas doenças. Isso é exatamente o que essas construções são que conseguimos em laboratório: são tecidos de órgãos em miniatura que se assemelham a reais, por exemplo, eles têm os mesmos tipos de células, estruturas e funções semelhantes. Dependendo do tipo de células-tronco usadas, diferentes organoides se desenvolvem. No meu caso, usei células neurais para cultivar organoides cerebrais ou “minicérebros”, como às vezes são chamados, mas outros em Cambridge agora estão cultivando tecidos de mini-pulmão, mini-intestino e mini-fígado.

- Quais são os primeiros passos no estudo do cérebro?

- Estudar esse órgão humano é um desafio. Embora os modelos animais tenham nos ajudado a entender os mecanismos fundamentais, eles só podem nos levar até certo ponto. Mais uma vez, neurônios derivados de células-tronco humanas cultivadas em 2D forneceram informações valiosas sobre si mesmos, mas os neurônios não existem isoladamente, então há um limite para o que podemos entender sobre como o cérebro funciona a partir desses estudos. Os organoides cerebrais nos dão algo que parece e se comporta muito mais parecido com a coisa real. Eles nos permitiram fazer perguntas sobre por que somos excepcionalmente suscetíveis a condições neurológicas e de saúde mental, como esquizofrenia, que parecem não afetar os animais. E, um foco particular do meu laboratório, é o que torna o cérebro humano tão especial.

-O próximo passo seria descobrir o que nos diferencia dos animais: como isso pode ser revelado?

- Entender o que nos diferencia dos outros animais é uma questão fundamental. Por exemplo, sabemos que os golfinhos são inteligentes e têm cérebros grandes, mas eles não têm conversas com o Zoom! Os cérebros dos grandes macacos são cerca de três vezes menores que os nossos; de fato, meus cálculos recentes mostraram que eles são mais próximos do tamanho do cérebro de um rato. Estamos realmente interessados em entender como essa diferença de tamanho ocorre. Cultivamos organoides a partir de células de humanos e nossos parentes vivos mais próximos: chimpanzés e gorilas. Descobrimos que havia diferenças muito cedo no desenvolvimento. As células-tronco humanas foram mais lentas do que nossos parentes macacos na transição para um estado que permitiria o crescimento dos neurônios. Essa variação muito sutil nesse estágio chave, quando as células se expandem exponencialmente, tem efeitos dramáticos no produto final.

- Que outras diferenças você detectou?

-Também descobrimos que os organoides humanos têm o dobro do tamanho, em comparação com o chimpanzé e o gorila. Isso combina muito bem com o que você vê em termos de tamanho do cérebro. Especificamente, no córtex cerebral, o número de neurônios no cérebro humano é o dobro do cérebro dos grandes macacos. Para usar a analogia de um computador: se você colocar mais unidades centrais de processamento, obterá mais poder de computação. Acho que isso é provavelmente uma grande parte do que está acontecendo e permitindo que os humanos tenham nossas habilidades cognitivas únicas.

- Essa é a forma de investigar o distanciamento da forma como era feito no passado?

-A ciência é sempre sobre como explorar. Quinhentos anos atrás, as pessoas mapearam o mundo: viajaram e o traduziram em documentos cada vez mais precisos. Agora nos voltamos para dentro e estamos tentando mapear o que está acontecendo dentro de nossos corpos. Cada experimento é uma descoberta. É muito divertido olhar através do microscópio e saber que você é a primeira pessoa na história da humanidade a testemunhar um fenômeno biológico específico. É tão empolgante. Gosto de pensar que descobertas profundas podem vir de observações inesperadas. Há muitas chances na ciência, mas você também precisa estar aberto a isso. Nesta disciplina, somos ensinados a seguir o método científico que é muito importante, mas muitas pessoas esquecem o primeiro passo, que é fazer uma boa observação.

- Que coisas já estão acontecendo com seus organoides?

-Estou animado para ver como os organoides podem ajudar a responder outras questões de pesquisa. Por exemplo, estamos vendo um interesse crescente em usar a ferramenta para estudar a barreira hematoencefálica, epilepsia e neurodegeneração.

Eu realmente quero interagir com outros pesquisadores da comunidade de Cambridge. A pandemia nos expôs a um trabalho colaborativo mais aberto que a ciência não havia experimentado dessa forma no passado. O intercâmbio entre diferentes especialidades, centros de pesquisa e universidades ao redor do mundo se cruzou com bases de bancos de saúde preservadas há anos e que, graças ao seu acesso, permitiram que profissionais de todas as disciplinas encontrassem novos caminhos, juntos, usando conhecimentos de diferentes ângulos. Acho que muitas vezes é fácil focar em nosso campo específico, mas há muito que podemos aprender com todas as disciplinas. Muitas vezes, fazemos perguntas muito semelhantes, mas as abordamos de ângulos diferentes. Eu acho que, em última análise, precisaremos de respostas sobre todas as questões para desvendar o que nos torna humanos.

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