Durante anos, os cientistas têm cultivado aglomerados de neurônios e outras células em miniatura, do tamanho de ervilhas – chamados organoides cerebrais – em laboratório. Estas estruturas notáveis, derivadas de células da pele humana, imitam as fases iniciais do desenvolvimento do cérebro, oferecendo uma nova e poderosa ferramenta para compreender como o nosso cérebro se forma e o que corre mal nas doenças neurológicas.
Cultivando cérebros em um prato: uma nova abordagem de pesquisa
Em um laboratório de Harvard, a Dra. Paola Arlotta e sua equipe inspecionam rotineiramente prateleiras de “formas científicas de muffin”. Dentro de cada cavidade existe uma poça de líquido rosa, abrigando dezenas de pepitas translúcidas – organoides cerebrais compostos por até dois milhões de células. Estes não são cérebros reais, enfatiza o Dr. Arlotta, mas sim “réplicas reducionistas” que permitem aos cientistas estudar aspectos do desenvolvimento do cérebro sem as complexidades éticas de trabalhar com cérebros humanos.
Uma década de desenvolvimento: das células da pele aos neurônios em maturação
A jornada começa com células da pele doadas por voluntários, que são transformadas em células progenitoras semelhantes às encontradas no cérebro humano fetal. Essas células então se multiplicam, desenvolvendo-se em neurônios e outros tipos de células cerebrais, estabelecendo conexões e pulsando com atividade elétrica. Os organoides mais antigos do Dr. Arlotta têm agora sete anos e oferecem um registro único do desenvolvimento do cérebro. Notavelmente, os neurônios dentro desses organoides demonstram uma progressão que reflete a de um cérebro humano em desenvolvimento, semelhante aos de um aluno do jardim de infância em um organoide de cinco anos de idade.
Expandindo aplicações em neurociência
O campo da pesquisa de organoides cerebrais está se expandindo rapidamente, permitindo aos cientistas:
- Rastrear o desenvolvimento celular: Observe como as células se desenvolvem e migram durante o desenvolvimento fetal.
- Estude as influências externas: Investigue como fatores como o açúcar e outros compostos afetam o desenvolvimento do cérebro.
- Modelo de condições neurológicas: Gere organoides cerebrais a partir de células de indivíduos com condições como autismo para estudar como as mutações genéticas afetam os neurônios.
“Todo mês você não sabe o que está por vir”, diz o neurocientista Benoit Laurent, destacando o dinamismo da área.
Considerações Éticas e a Ascensão da “Inteligência Organóide”
À medida que os organoides cerebrais se tornam mais sofisticados, cresce a necessidade de supervisão ética. Arlotta e outros 16 cientistas pediram recentemente uma supervisão global, enfatizando a importância de focar no que os organoides realmente são, em vez de possibilidades especulativas. Empresas start-up que promovem “inteligência organoide” e desenvolvem IA computadores que usam organoides enfrentam escrutínio, com alguns críticos considerando suas afirmações prematuras.
As relações públicas foram muito à frente do que foi feito”, diz o neurocientista Sergiu Pașca, alertando contra a atribuição de inteligência a culturas celulares simples.
Assemblylóides e o estudo dos sinais de dor
Os cientistas estão agora combinando vários organoides em redes chamadas “assemblóides” para estudar processos mais complexos. Uma dessas criações do Dr. Pașca e sua equipe replicou o caminho da dor, observando como os neurônios respondiam aos estímulos, exibindo até disparos sincronizados – um aspecto fundamental do processamento da dor. Ao introduzir uma mutação conhecida por aumentar a sensibilidade à dor, eles mostraram que a sincronia foi amplificada, oferecendo um modelo para futuras investigações.
Explorando Inteligência Artificial com Organoides Cerebrais
O engenheiro biomédico Feng Guo está ampliando os limites da pesquisa organoide, explorando seu potencial para processamento de informações. Seu sistema Brainoware permite que sinais elétricos sejam entregues de e para organoides, permitindo que os pesquisadores observem sua atividade elétrica. Em um experimento, a Brainoware decodificou com sucesso os sons das vogais após um curto período de treinamento, demonstrando uma forma rudimentar de inteligência artificial.
Abordando preocupações sobre consciência e sofrimento
Embora a consciência plena continue a ser uma possibilidade distante, o bioeticista Insoo Hyun levanta preocupações sobre o potencial dos organoides exibirem memória e uma continuidade de experiência, especialmente em redes maiores e mais complexas. Apesar da possibilidade de formas rudimentares de consciência, o Dr. Hyun enfatiza a preocupação mais urgente: o potencial dos organoides sofrem.
O que me preocupa mais é a memória e a continuidade da experiência”, disse o Dr.
Os experimentos em andamento da Dra. Arlotta envolvendo estimulação luminosa em seus organoides mais antigos sugerem que eles poderiam continuar a evoluir, potencialmente adicionando complexidade e longevidade a esses modelos biológicos únicos. O futuro da pesquisa organoide cerebral promete avanços contínuos em nossa compreensão do cérebro humano, seu desenvolvimento e as complexidades das doenças neurológicas.
