Nova técnica revela, pela primeira vez, mudanças em todos os níveis em cérebros de pacientes com Alzheimer

A nova plataforma inclui três elementos principais para recortar, processar e, em seguida, criar imagens de tecidos cerebrais com "resolução e velocidade sem precedentes", de acordo com a equipe de pesquisa que a desenvolveu, liderada por Kwanghun Chung, engenheiro químico do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).

Primeiro, um dispositivo inovador corta o tecido cerebral em seções. Ele usa vibrações cuidadosamente ajustadas para evitar abrasão, separando as células de forma limpa, como fatias bem finas, sem deslocar suas conexões.

Em seguida, uma técnica química transforma essas seções em um hidrogel de tecido elástico e expansível, pronto para marcação de anticorpos e imagens de alta resolução de proteínas.

Finalmente, uma ferramenta computacional "costura" os tecidos fatiados novamente e mapeia as conexões entre células individuais. Esses mapeamentos de células cerebrais individuais podem então ser integrados com perfis que capturam as moléculas expressas em cada célula.

"Precisamos ser capazes de ver todos esses diferentes componentes funcionais – células, sua morfologia e sua conectividade, arquiteturas subcelulares e suas conexões sinápticas individuais – idealmente dentro do mesmo cérebro para podermos comparar cérebros inteiros e encontrar diferenças individuais", diz Chung. "Este pipeline tecnológico realmente nos permite extrair todas essas características importantes do mesmo cérebro de uma forma totalmente integrada", acrescentou.

O tecido transformado em hidrogel infla suavemente as seções de tecido para que possam ser visualizadas com clareza; e uma bomba infunde continuamente os tecidos com corantes fluorescentes para produzir coloração consistente em órgãos inteiros.

Quanto à forma como a plataforma reconstrói essas conexões através de múltiplas seções de tecido, a ferramenta computacional possui um algoritmo que combina os vasos sanguíneos que saem de uma camada e entram na camada adjacente, e rastreia as extensões dos neurônios vizinhos, chamados axônios.

Juntando tudo isso, os pesquisadores criaram imagens de cérebros inteiros de dois doadores, um com doença de Alzheimer e outro sem.

Eles descobriram as características patológicas usuais da doença de Alzheimer, incluindo o acúmulo de placas amilóides e o encolhimento das células cerebrais, mas suas imagens também capturaram algumas diferenças mais sutis.

Os axônios das células cerebrais do paciente com Alzheimer estavam inchados. As células cerebrais em regiões carregadas de proteínas amilóide também perderam a sua cobertura protetora de mielina. Isto "apoia estudos de neuroimagem que sugerem danos graves à conectividade do córtex orbitofrontal nos estágios finais da doença de Alzheimer", escreve a equipe em seu artigo, publicado na revista Science.

Imaginar como o cérebro muda à medida que se degenera lentamente em doenças como a doença de Alzheimer é uma tarefa um pouco mais difícil porque os pesquisadores muitas vezes trabalham com tecidos cerebrais post-mortem doados no final da vida de alguém, ou dependem de exames tradicionais de todo o cérebro, como a ressonância magnética, esperando para detectar alterações antes que a doença se instale.

Também não está claro ainda como a plataforma poderá se adaptar aos avanços em imagens cerebrais que estão se desenvolvendo rapidamente, mas a equipe está otimista de que seu sistema ajudará a estimular o desenvolvimento de novas terapias e maximizar a quantidade de informações extraídas de valiosos tecidos de doadores.

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