Avanço inovador na medicina regenerativa: organoides cerebrais com barreira hematoencefálica funcional

Recentemente, cientistas fizeram um avanço significativo no campo da medicina regenerativa ao desenvolverem organoides cerebrais com uma barreira hematoencefálica funcional. Esses organoides, também conhecidos como “assembloides”, foram criados a partir de células-tronco pluripotentes humanas e representam um modelo inovador para estudar a neurobiologia humana e as doenças cerebrovasculares.

Organoides cerebrais são estruturas tridimensionais cultivadas em laboratório que mimetizam aspectos do desenvolvimento e da função do cérebro humano. Eles são derivados de células-tronco pluripotentes humanas (hPSCs) e podem se diferenciar em vários tipos de células encontradas no cérebro, formando estruturas complexas que lembram o tecido cerebral. Esse tipo de modelo celular é muito relevante, uma vez que diferenças significativas entre cérebros humanos e de animais resultaram em muitos novos medicamentos promissores, desenvolvidos com forte dependência de modelos animais, falhando posteriormente quando testados em participantes humanos.

A barreira hematoencefálica (BHE) é uma estrutura crucial no sistema nervoso central, responsável por regular a passagem de substâncias entre o sangue e o cérebro. Ela protege o cérebro de toxinas e patógenos enquanto permite a entrada de nutrientes essenciais. A disfunção da BHE está associada a várias doenças neurológicas, incluindo esclerose múltipla, doença de Alzheimer e acidente vascular cerebral (AVC).

Em um estudo recente, publicado na revista Cell Stem Cell, os pesquisadores liderados por Lan Dao desenvolveram um modelo composto de uma estrutura que replica a interação da BHE com o sistema nervoso humano. Esse modelo foi denominado assembloides e consistem da combinação de dois tipos distintos de organoides: organoides cerebrais, que mimetizam o tecido cerebral humano, e organoides de vasos sanguíneos, que imitam estruturas vasculares.

O processo de combinação começou com organoides cerebrais medindo de 3 a 4 milímetros de diâmetro e organoides de vasos sanguíneos com cerca de 1 milímetro de diâmetro. Ao longo de cerca de um mês, essas estruturas separadas se fundiram em uma única esfera com pouco mais de 4 milímetros de diâmetro. 

Esses assembloides replicam características chave da BHE humana, como a presença de células endoteliais cerebrais com junções de oclusão especializadas e a expressão de transportadores específicos. Além disso, os assembloides demonstraram uma interação neurovascular extensiva com um padrão espacial dentro dos assembloides. 

Para demonstrar a potencial utilidade desse novo modelo, os pesquisadores usaram células-tronco derivadas de pacientes com uma condição denominada malformação cavernosa cerebral (MCCs) para produzir os assembloides. Essa condição resulta em aglomerados de vasos sanguíneos anormais no cérebro, aumentando significativamente o risco de derrame. Os assembloides conseguiram replicar as características anatômicas e a quebra da BHE observadas nos pacientes, ajudando a entender a patogênese da doença, mostrando que esse modelo pode ser utilizado para estudar diversas doenças neurovasculares.

Como qualquer modelo in vitro em desenvolvimento, os assembloides de BHE possuem limitações, como o fato de não possuir células imunológicas e não ter conexões com o sistema nervoso do restante do corpo. Entretanto, eles representam um avanço significativo na pesquisa sobre a barreira hematoencefálica e têm o potencial de revolucionar a compreensão das interações neurovasculares e das doenças cerebrais. Eles oferecem uma plataforma robusta para o estudo de patologias da BHE e para o desenvolvimento de novas terapias para doenças cerebrovasculares.

O desenvolvimento dos primeiros assembloides cerebrais com uma BHE funcional marca um importante avanço na medicina regenerativa e na neurociência. Esses modelos oferecem novas oportunidades para a pesquisa e o tratamento de doenças neurológicas, destacando-se como ferramentas essenciais para a ciência biomédica futura.

Referências:

Artigo comentando sobre o estudo citado: Brain ‘assembloids’: Researchers develop first human mini-brain with fully functional blood-brain barrier 

Estudo citado: Modeling blood-brain barrier formation and cerebral cavernous malformations in human PSC-derived organoids 

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