Novo modelo de estudo do desenvolvimento do cérebro foi realizado no Instituto Weizmann de Ciências

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“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 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: https://wis-wander.weizmann.ac.il/life-sciences/%E2%80%9Cbrain-chip%E2%80%9D-reveals-how-brain-folds