Uma equipe de pesquisadores da Universidade Harvard e do Broad Institute, nos Estados Unidos, conseguiu manter organoides cerebrais humanos vivos em laboratório por um período superior a cinco anos, estabelecendo um novo recorde de longevidade para esse tipo de estrutura. O avanço, divulgado na semana passada na revista Nature, demonstra que esses pequenos modelos de tecido cerebral continuam a amadurecer e a passar por fases essenciais do desenvolvimento do cérebro humano, mesmo em ambientes laboratoriais controlados.
Os chamados “minicérebros” ou organoides são aglomerados tridimensionais de células cultivadas em laboratório que simulam algumas características do cérebro real. Apesar de não serem cérebros completos nem possuírem consciência, esses modelos funcionam como ferramentas valiosas para o estudo de processos biológicos complexos, dificultados em estudos diretos com seres humanos. Cada organoide analisado na pesquisa continha mais de um milhão de células do córtex cerebral, a camada responsável por funções como percepção, raciocínio e memória.
Antes deste estudo, o recorde de longevidade de uma estrutura semelhante era de aproximadamente 694 dias — cerca de dois anos — registrado em 2021 por pesquisadores da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA) e da Universidade Stanford, ambas nos Estados Unidos. A nova marca permite que os cientistas acompanhem fases mais avançadas do desenvolvimento cerebral, o que anteriormente era inviável devido ao curto tempo de sobrevivência dessas estruturas, que geralmente permaneciam apenas semanas ou meses em cultura.
De acordo com Paola Arlotta, professora de Harvard e autora sênior do estudo, o trabalho demonstra que é possível não apenas manter esses organoides vivos por períodos prolongados, mas também promover seu desenvolvimento e maturação ao longo de anos. “Não sabíamos até que ponto o desenvolvimento e a maturação do tecido cerebral humano poderiam ocorrer fora do cérebro normal, dentro do corpo. Este estudo mostrou que é realmente possível que esses organoides sobrevivam, se desenvolvam e amadureçam por tempos nunca antes alcançados,” afirmou.
Uma das descobertas mais relevantes foi a preservação de marcas de trajetória de desenvolvimento celular ao longo do tempo. Para isso, os pesquisadores analisaram 34 organoides em oito diferentes momentos, variando de seis meses a cinco anos de cultivo. Com esses dados, integrados a estudos anteriores, foi possível acompanhar cerca de 110 organoides e quase 425 mil células, revelando que as estruturas reproduziam sequências moleculares semelhantes às observadas no desenvolvimento do cérebro humano durante a gestação e os primeiros anos de vida.
Entre os indicadores utilizados, destacou-se a metilação do DNA, um conjunto de modificações químicas que regula a atividade gênica. Essas mudanças seguem uma sequência previsível ao longo do desenvolvimento, funcionando como um “relógio biológico”. Os resultados indicaram que os organoides estavam realizando processos típicos do cérebro humano, mesmo após anos de cultivo. Além disso, os pesquisadores observaram uma “distorção temporal” no desenvolvimento, com células mais jovens seguindo o padrão esperado para fases iniciais, enquanto células mais antigas avançaram rapidamente para estágios mais maduros, como se o desenvolvimento estivesse acelerado.
Para criar esses modelos, os cientistas partiram de células de sangue de doadores humanos, que foram reprogramadas em células-tronco pluripotentes capazes de gerar diversos tipos de tecidos. A partir dessas, sinais químicos induziram a formação de células do cérebro, que se organizaram em estruturas tridimensionais semelhantes ao córtex cerebral. Apesar de essas estruturas imitarem aspectos do órgão real, elas não possuem a complexidade completa do cérebro humano, como vasos sanguíneos, sistema imunológico ou hormônios, o que limita sua representação do órgão completo. Ainda assim, o estudo mostrou que, mesmo na ausência dessas interações, os organoides conseguem reproduzir padrões de desenvolvimento cerebral.
A manutenção dos organoides ao longo de anos exigiu melhorias nas condições de cultivo. Como os neurônios, responsáveis pela transmissão de sinais nervosos, são células frágeis que tendem a diminuir com o tempo, os pesquisadores utilizaram um meio de cultivo líquido que estimulava a atividade elétrica dos neurônios e adicionaram aminoácidos como fonte de energia adicional. Após nove meses, os organoides apresentavam maior quantidade de neurônios e conexões mais densas. Com um ano de cultivo, todos os modelos exibiam intensa atividade elétrica, que foi registrada por até dois anos. As estruturas também mostraram o surgimento de células de suporte, como os astrócitos, além de conexões duradouras entre os neurônios.
O avanço não se limita ao recorde de longevidade, mas amplia as possibilidades de estudo do desenvolvimento cerebral. Quanto mais tempo um organoide permanece vivo, maior a quantidade de fases do crescimento que os cientistas podem observar. Segundo Irene Faravelli, coautora do estudo, isso permite que os pesquisadores avancem do entendimento dos processos iniciais até etapas mais avançadas do desenvolvimento cerebral, aproximando-se de fases que ocorrem mais tarde na formação do cérebro humano.
Os próximos passos envolvem o uso desses modelos para investigar como o cérebro se forma e o que acontece quando esse processo apresenta anomalias. Além disso, há planos de aplicar os organoides no estudo de doenças neurológicas, testes de medicamentos e comparação de respostas celulares entre diferentes indivíduos. Arlotta destaca que o trabalho representa uma prova de princípio de que é possível compreender melhor a biologia do cérebro humano, embora ainda seja necessário desenvolver métodos para acelerar o progresso e alcançar etapas mais avançadas de desenvolvimento cerebral em menor tempo. A equipe busca, assim, otimizar o uso dessas estruturas para ampliar o entendimento do funcionamento e das disfunções do cérebro.
