Laboratório

Resumo:Os pesquisadores inovaram um método para produzir minicérebros cultivados em laboratório, conhecidos como organoides do cérebro humano, livres de células animais, prometendo um estudo e tratamento mais precisos de doenças neurodegenerativas.

Anteriormente, os organoides cerebrais eram cultivados usando uma substância derivada de sarcomas de camundongos chamada Matrigel, levando a inconsistências devido à sua composição e variabilidade indefinidas. O novo método utiliza uma matriz extracelular projetada livre de componentes animais, melhorando a neurogênese dos organoides cerebrais.

Esta descoberta permite uma replicação mais precisa das condições do cérebro humano e pode abrir portas para o tratamento personalizado de doenças neurodegenerativas, como ELA e Alzheimer.

Principais fatos:

Fonte:Universidade de Michigan

Pesquisadores da Universidade de Michigan desenvolveram um método para produzir cérebros em miniatura cultivados artificialmente – chamados organoides do cérebro humano – livres de células animais que poderiam melhorar muito a forma como as condições neurodegenerativas são estudadas e, eventualmente, tratadas.

Durante a última década de pesquisa de doenças neurológicas, os cientistas exploraram o uso de organoides do cérebro humano como uma alternativa aos modelos de camundongos.

Esses tecidos 3D automontados, derivados de células-tronco embrionárias ou pluripotentes, modelam mais de perto a estrutura cerebral complexa em comparação com culturas bidimensionais convencionais.

Até agora, a rede projetada de proteínas e moléculas que dão estrutura às células nos organoides cerebrais, conhecidas como matrizes extracelulares, usava frequentemente uma substância derivada de sarcomas de camundongos chamada Matrigel.

Esse método apresenta desvantagens significativas, com uma composição relativamente indefinida e variabilidade de lote para lote.

A última pesquisa da UM, publicada nos Anais de Neurologia Clínica e Translacional, oferece uma solução para superar as fraquezas de Matrigel.

Os investigadores criaram um novo método de cultura que utiliza uma matriz extracelular projetada para organoides cerebrais humanos – sem a presença de componentes animais – e melhorou a neurogênese dos organoides cerebrais em comparação com estudos anteriores.

“Este avanço no desenvolvimento de organoides cerebrais humanos livres de componentes animais permitirá avanços significativos na compreensão da biologia do neurodesenvolvimento”, disse o autor sênior Joerg Lahann, Ph.D., diretor do UM Biointerfaces Institute e Wolfgang Pauli Collegiate Professor of Engenharia Química na UM.

“Os cientistas há muito que lutam para traduzir a investigação animal para o mundo clínico, e este novo método tornará mais fácil para a investigação translacional passar do laboratório para a clínica.”

As matrizes extracelulares fundamentais dos organoides cerebrais da equipe de pesquisa eram compostas de fibronectina humana, uma proteína que serve como estrutura nativa para as células-tronco aderirem, diferenciarem-se e amadurecerem. Eles foram suportados por uma estrutura de polímero altamente porosa.

Os organoides foram cultivados durante meses, enquanto a equipe do laboratório não conseguiu entrar no prédio devido à pandemia de COVID 19.

Usando proteômica, os pesquisadores descobriram que seus organoides cerebrais desenvolveram líquido espinhal cerebral, um líquido transparente que flui ao redor do cérebro saudável e da medula espinhal. Este fluido correspondia mais de perto ao LCR adulto humano em comparação com um estudo marcante de organoides do cérebro humano desenvolvido em Matrigel.

“Quando nossos cérebros estão se desenvolvendo naturalmente no útero, eles obviamente não estão crescendo em um leito de matriz extracelular produzida por células cancerígenas de camundongos”, disse o primeiro autor, Ayşe Muñiz, Ph.D., que era estudante de pós-graduação na Universidade de Ciências Macromoleculares da UM. e Programa de Engenharia no momento da obra.

“Ao colocar as células em um nicho projetado que se assemelhe mais ao seu ambiente natural, previmos que observaríamos diferenças no desenvolvimento organoide que imita mais fielmente o que vemos na natureza.”

O sucesso desses organoides cerebrais humanos livres de xenogênicos abre a porta para a reprogramação com células de pacientes com doenças neurodegenerativas, diz a co-autora Eva Feldman, MD, Ph.D., diretora do Centro de Excelência ALS da UM e James W. Albers Distinguished Professor de Neurologia na UM Medical School.