“Mini cérebro em chip” revela como se formam as dobras cerebrais

Um novo modelo de estudo do desenvolvimento do cérebro baseado em física e biologia permitiu uma melhor compreensão do que faz o cérebro ter dobras. A pesquisa balizará novos estudos no desenvolvimento cerebral em casos de microcefalia, esquizofrenia e epilepsia.

Os cérebros nascem com dobras e a falta delas provoca a síndrome
do cérebro liso, transtorno com deficiências severas no desenvolvimento e
diminuição marcada da expectativa de vida. O gene que causa esta
síndrome ajudou pesquisadores do Instituto Weizmann de Ciências a
estudar a física que gera as dobras no cérebro. No reporte da pesquisa,
publicada esta semana na revista Nature Physics, os cientistas mostram o
método que desenvolveram para fazer crescer mini cérebros em
laboratório a partir de células humanas, o que os permitiu seguir o
mecanismo físico e biológico do desenvolvimento das dobras do cérebro.

O avanço aconteceu no departamento de Genética Molecular
liderado pela professora Orly Reiner, cientista que já esteve no Brasil e
que mantem uma parceria FAPESP com a Dra. Andrea Sertié do Hospital
Israelita Albert Einstein. No laboratório da professora Reiner, um físico, o

Dr. Eval Karzbun, desenvolveu um novo enfoque para crescer organóides
sem alguns dos problemas das técnicas já existentes. Um deles é que sem
vasos sanguíneos, o organóide morre por não consegue ter abastecimento
de nutrientes apropriados. Na nova técnica, o Dr. Karzbum limitou o
crescimento na vertical, ficando o mini cérebro de laboratório com
formato de “pita”: redonda e achatada, com um espaço delgado no meio.
Assim, conseguiram abastecer de nutrientes a todas as células. Na
segunda semana, começaram a aparecer as dobras, e logo a se
aprofundar. Foi a primeira vez que isso foi observado nos organóides.

Karzbrum procurou modelos físicos para compreender a formação
das rugas. Elas seriam resultado de uma instabilidade mecânica, e logo
encontraram essa instabilidade mecânica: o esqueleto interno das células
do centro do organóide se contraíam, e o núcleo das células da superfície
se expandia. Como se a a parte exterior da “pita” crescesse mais rápido do
que o seu interior. Repetiram a pesquisa com organóides criados com
células com o gene mutado que a professora Reiner tinha identificado no
ano de 1993 como causa do cérebro liso, problema que afeta a uma em
cada 30.000 nascimentos, um gene envolvido na migração das células
nervosas durante o desenvolvimento embrionário, que regula o cito
esqueleto e os motores moleculares da célula. Os organóides com o gene
mutado cresciam na mesma proporção dos outros, mas desenvolviam
poucas dobras, e as poucas que apareciam não se envolviam da mesma
forma que as rugas normais. O estudo com microscopia da forca atômica
permitiu medir a elasticidade: as células sadias eram o dobro de rígidas
do que as mutadas. Ou seja, os dois organóides obtidos no laboratório (de
células normais e mutadas) tinham propriedades físicas e biológicas
muito diferentes.

Este novo modelo de estudo do desenvolvimento do cérebro
desenvolvido no Instituto Weizmann de Ciências permitiu uma melhor
compreensão do que faz o cérebro ter dobras. Esperam agora poder
estudar melhor outros processos que envolvem o desenvolvimento
cerebral como microcefalia, esquizofrenia e epilepsia.

Fonte: “Brain on a Chip” Reveals How the Brain Folds