Na Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, uma equipe de cientistas está monitorando cerca de vinte camundongos que, embora pareçam normais à primeira vista, contêm um elemento extraordinário em seus cérebros: milhões de neurônios humanos.
Um novo estudo divulgado na revista Nature descreve como neurocientistas realizaram o transplante de células cerebrais humanas no cérebro de camundongos, preenchendo áreas incompletas do sistema nervoso. Este procedimento cria um novo modelo experimental que pode auxiliar na identificação de causas ou no desenvolvimento de tratamentos para distúrbios neuropsiquiátricos, tais como certos tipos de demência ou paralisia cerebral.
Este trabalho marca um progresso significativo nos esforços para recriar o cérebro humano fora do corpo. A análise de neurônios vivos tem sido um desafio persistente neste campo de pesquisa por várias décadas.
Uma alternativa surgiu no início dos anos 2010 com o desenvolvimento de estruturas chamadas organoides. Em vez de examinar um órgão humano diretamente, os pesquisadores passaram a conseguir cultivar em laboratório versões menores e simplificadas dos tecidos corporais. Por exemplo, a partir de células da pele, é possível gerar diversos organoides cerebrais que mimetizam certas funções e características de um cérebro real.
Contudo, essas réplicas apresentam limitações, pois carecem de vasos sanguíneos e são muito pequenas. Sergiu Pasca, um dos pesquisadores responsáveis pela descoberta dos organoides e atual coordenador do estudo com camundongos, afirmou em um comunicado que seria impossível estudar comportamentos humanos complexos dentro de uma placa de cultura celular.
A tentativa de superar essa limitação ocorreu em 2018, quando cientistas inseriram organoides cerebrais no cérebro de camundongos. Posteriormente, em um estudo de 2022, essas células foram transplantadas para o centro visual dos animais, demonstrando que tanto os neurônios de camundongos quanto os humanos respondiam à luz.
Mais recentemente, em 2024, outro estudo liderado por Pasca investigou a síndrome de Timothy, uma condição genética rara associada à epilepsia e a um autismo grave, utilizando organoides em camundongos jovens. Esse método permitiu à equipe avaliar a eficácia dos oligonucleotídeos antisense, um tipo específico de medicamento, contra o transtorno.
Embora semelhante ao estudo mais recente, o experimento de 2024 utilizou um transplante mais básico, inserindo as células cerebrais humanas ao lado dos tecidos cerebrais dos roedores jovens, que já estavam em rápido desenvolvimento, forçando os organoides humanos a competir por espaço.
No experimento atual, os pesquisadores empregaram camundongos geneticamente modificados para não desenvolverem o córtex — a camada externa do cérebro responsável pela cognição, memória e tomada de decisões, e que é desproporcionalmente maior em humanos para suportar linguagem e pensamentos complexos. Nesse local, dentro da cavidade craniana, havia um espaço vazio preenchido com fluidos cerebrais.
A cirurgia para injetar as células humanas foi realizada poucos dias após o nascimento dos camundongos, quando as conexões cerebrais primárias já estavam estabelecidas. Nesta área cortical ausente, foram introduzidas centenas de milhares de células humanas. Sem concorrência, elas se multiplicaram rapidamente; em dois ou três meses, a quantidade quase quintuplicou, atingindo cerca de 4 milhões e ocupando mais de 90% do espaço anteriormente ocupado por líquido.
Essas células humanas, ainda imaturas (comparáveis às de um feto no terceiro trimestre de gestação), ativaram-se e formaram conexões conforme o camundongo vivia. Além disso, o tecido humano conseguiu gerar um tipo especializado de neurônio ligado à cognição social, os neurônios em fuso, que nunca haviam sido criados em laboratório. Esses neurônios são as primeiras células a morrer em casos de demência frontotemporal.
Os camundongos modificados não apresentaram diferenças visíveis em comparação com os camundongos comuns, tanto em seus movimentos quanto no desempenho em tarefas cognitivas e de memória. No entanto, uma exceção foi observada ao submeter ambos os tipos de camundongos a condições de baixa oxigenação. Enquanto em bebês humanos essa privação pode causar danos graves no córtex, levando à paralisia cerebral, nos camundongos o mesmo não ocorre; todavia, os camundongos com células cerebrais humanas exibiram sintomas análogos aos de indivíduos com paralisia cerebral.