Como a inovação em células-tronco tem uma avançada pesquisa em neurociência

Cientistas desenvolvem tecido cerebral humano com atividade neural que dura meses.

Fonte: geralt / pixabay

Um dos fatores determinantes do estudo do cérebro humano é a capacidade de conduzir pesquisas sobre o funcionamento real do tecido cerebral humano. Como resultado, muitos estudos científicos são conduzidos em roedores como proxy de mamíferos. A desvantagem dessa abordagem é que os cérebros de roedores são diferentes em estrutura e função. De acordo com Johns Hopkins, estruturalmente, o cérebro humano tem aproximadamente 30% de neurônios e 70% de glia, enquanto o cérebro de camundongo tem a relação oposta [1]. Pesquisadores do MIT descobriram que os dendritos de neurônios humanos carregam sinais elétricos de maneira diferente dos neurônios de roedores [2]. Uma alternativa inovadora é cultivar tecido cerebral humano usando tecnologia de células-tronco.

As células-tronco são células não especializadas que dão origem a células diferenciadas. É uma descoberta relativamente recente que remonta aos anos 80. As células estaminais embrionárias foram descobertas pela primeira vez em 1981 por Sir Martin Evans da Universidade de Cardiff, no Reino Unido, e depois na Universidade de Cambridge, um ganhador do Prêmio Nobel de Medicina em 2007 [3].

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Em 1998, células-tronco embrionárias humanas isoladas foram cultivadas em laboratório por James Thomson, da Universidade de Wisconsin, em Madison, e John Gearhart, da Universidade Johns Hopkins, em Baltimore [4].

Oito anos depois, Shinya Yamanaka, da Universidade de Kyoto, no Japão, descobriu um método para transformar células da pele de camundongos em células-tronco pluripotentes usando um vírus para introduzir quatro genes [5]. Células-tronco pluripotentes têm a capacidade de se desenvolver em outros tipos de células. Yamanaka, juntamente com John B. Gurdon, ganhou o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina 2012 pela descoberta de que células maduras podem ser reprogramadas para se tornarem pluripotentes [6]. Este conceito é conhecido como células-tronco pluripotentes induzidas, ou iPSCs.

Em 2013, uma equipe de pesquisadores europeus, liderada por Madeline Lancaster e Juergen Knoblich, desenvolveu um organoide tridimensional (3D) cerebral usando células-tronco humanas pluripotentes que “cresceram para cerca de quatro milímetros de tamanho e puderam sobreviver até 10 meses”. . [7]. ”Este foi um grande avanço, já que os modelos anteriores de neurônios foram cultivados em 2D.

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Mais recentemente, em outubro de 2018, uma equipe de cientistas liderados pela Tufts elaborou um modelo 3D de tecido cerebral humano que exibiu atividade neural espontânea por pelo menos nove meses. O estudo foi publicado em outubro de 2018 na ACS Biomaterials Science & Engineering, uma revista da American Chemical Society [8].

Desde a descoberta inicial de células-tronco em camundongos até o crescimento de modelos de redes neurais humanas em 3D a partir de células-tronco pluripotentes em menos de 40 anos, o ritmo do avanço científico tem sido exponencial. Esses modelos de tecido cerebral humano em 3D podem ajudar na pesquisa de novos tratamentos para a doença de Parkinson, Parkinson, Huntington, distrofia muscular, epilepsia, esclerose lateral amiotrófica (também conhecida como ALS ou doença de Lou Gehrig) e muitas outras doenças e distúrbios cerebrais. As ferramentas que a neurociência usa para a pesquisa estão evoluindo em sofisticação, e as células-tronco desempenham um papel importante na aceleração do progresso para beneficiar a humanidade.

Copyright © 2018 Cami Rosso Todos os direitos reservados.

Referências

1. Hendricks, Melissa. “O modelo do mouse: menos do que perfeito, ainda inestimável.” Johns Hopkins . Outubro de 2010. Obtido em https://www.hopkinsmedicine.org/institute_basic_biomedical_sciences/news_events/articles_and_stories/model_organisms/201010_mouse_model.html

2. Rosso, Cami. “Por que o cérebro humano exibe maior inteligência?” Psicologia hoje. 19 de outubro de 2018.

3. Universidade de Cardiff. “Sir Martin Evans, Prêmio Nobel de Medicina.” Retirado 23 de outubro de 2018 de http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. visualizações do coração . “Stem Cell Timeline”. 2015 Abr-Jun. Obtido em 23-10-2018, no endereço https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#

5. Scudellari, Megan. “Como as células iPS mudaram o mundo”. Natureza . 15 de junho de 2016.

6. O Prêmio Nobel (2012-10-08). “O Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina 2012 [ Press Release ]. Retirado 23 de outubro de 2018 de https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

7. Rojahn, Susan Young. “Cientistas desenvolvem tecidos cerebrais humanos tridimensionais.” MIT Technology Review . 28 de agosto de 2013.

1. Cantley, William L .; Du, Chuang; Lomoio, Selene; DePalma, Thomas; Peirent, Emily; Kleinknecht, Dominic; Caçador, Martin; Tang-Schomer, Min D .; Tesco, Giuseppina; Kaplan, David L. ”Modelos de redes neurais humanas funcionais e sustentáveis ​​em 3D a partir de células-tronco pluripotentes.” ACS Biomaterials Science & Engineering, uma revista da American Chemical Society . 1º de outubro de 2018.