Cientistas criam camundongos com cérebro parcialmente humano

Cientistas da Universidade Stanford conseguiram o que parecia saído de um roteiro de ficção científica: criar camundongos vivos cujo cérebro é formado em grande parte por neurônios humanos. O trabalho, publicado na revista Nature nesta terça-feira, marca um avanço significativo em como os pesquisadores podem estudar doenças que afetam o cérebro humano — esquizofrenia, epilepsia, paralisia cerebral, deficiência intelectual e algumas formas raras de demência.

O obstáculo que os cientistas tentam contornar é fundamental: o cérebro humano é extraordinariamente difícil de estudar diretamente. Não se pode abrir o crânio de uma pessoa viva para observar como seus neurônios se conectam durante uma doença, nem repetir experimentos em diferentes condições até descobrir exatamente onde e como um circuito cerebral deixou de funcionar. A solução veio de um caminho inesperado: remover partes do cérebro do camundongo e preenchê-las com tecido humano.

Usando engenharia genética, os pesquisadores liderados por Sergiu Pașca impediram que os embriões desenvolvessem o córtex cerebral — a camada externa responsável por memória, raciocínio e controle dos movimentos — e o hipocampo, ligado à formação e organização das memórias. Sem essas estruturas, os camundongos nascem com aproximadamente metade do volume cerebral normal. Conseguem sobreviver porque as regiões internas do cérebro, responsáveis por funções básicas como respiração e equilíbrio, permanecem intactas. Foi nesse espaço vazio que os cientistas implantaram organoides cerebrais humanos: pequenos aglomerados de tecido nervoso cultivados em laboratório a partir de células-tronco de adultos, reprogramadas para dar origem a diferentes tipos de células cerebrais.

Organoides cerebrais já eram usados há alguns anos para estudar doenças, mas normalmente permaneciam em placas de cultura no laboratório. A diferença agora é radical: o tecido foi colocado dentro de um cérebro vivo. Dentro do animal, o tecido recebe sangue, nutrientes e estímulos do sistema nervoso, criando um ambiente muito mais próximo daquele encontrado em um organismo vivo. Em apenas três meses, o tecido humano cresceu quase cinco vezes e passou a ocupar mais de 90% do espaço que corresponderia ao córtex do camundongo. Os pesquisadores encontraram uma diversidade de tipos de neurônios semelhante à observada no desenvolvimento do cérebro humano.

Mas o crescimento era apenas o começo. A pergunta verdadeiramente importante era se essas células estavam realmente funcionando. Os exames mostraram que sim. Os neurônios humanos desenvolveram prolongamentos que se conectaram ao sistema nervoso do camundongo, com algumas fibras chegando até a medula espinhal. As células apresentaram atividade elétrica organizada, indicando que não se tratava apenas de um conjunto de células crescendo dentro do animal, mas de um tecido capaz de participar de circuitos nervosos. Entre as células encontradas estava um tipo raro de neurônio chamado neurônio de Von Economo — particularmente difícil de produzir em laboratório e já relacionado em estudos anteriores a alterações observadas em esquizofrenia, autismo e Alzheimer.

Apesar da enorme quantidade de tecido cerebral humano, os animais não passaram a apresentar comportamentos humanos. Continuam tendo comportamentos típicos de camundongos: caminham, comem, exploram o ambiente e respondem aos estímulos como qualquer roedor. Mas em testes mais específicos, os pesquisadores observaram diferenças importantes. Em avaliações de coordenação motora e memória espacial, os animais apresentaram desempenho intermediário entre camundongos normais e camundongos que não tinham córtex cerebral. Esse resultado sugere que o tecido humano não estava apenas presente, mas assumiu parte das funções que normalmente seriam desempenhadas pelo córtex do camundongo.

Os pesquisadores também testaram uma situação relacionada à paralisia cerebral. Após a implantação do tecido, submeteram os animais a uma privação temporária de oxigênio, simulando uma complicação que pode ocorrer durante o parto e provocar lesões cerebrais em bebês humanos. Depois da lesão, os camundongos que tinham tecido humano passaram a andar de maneira diferente, alterando a forma como apoiavam as patas no chão. O resultado é importante porque mostra que o modelo pode ser usado não apenas para observar células humanas crescendo dentro de um animal, mas para acompanhar como uma lesão afeta essas células e o funcionamento dos circuitos em que estão inseridas. No futuro, a estratégia poderá ser usada para testar tratamentos capazes de proteger ou recuperar neurônios humanos antes que uma lesão cause danos permanentes.