"Minicérebros" explicam aumento do risco de demência após traumas cerebrais

Os “minicérebros” são pequenos aglomerados de células neurais humanas do tamanho de uma cabeça de alfinete, chamados de organoides cerebrais. Essa estrutura imita as lesões cerebrais traumáticas graves ao se comportarem como um cérebro humano.

Os cientistas desenvolveram essa abordagem para explorar aspectos da biologia humana que são difíceis de estudar em animais, como ratos de laboratório. Além disso, os “minicérebros” podem ser cultivados para conter tipos específicos de células de diferentes partes do cérebro, organizadas em camadas semelhantes à estrutura cerebral humana.

Para a criação dos organoides, a equipe coletou células de doadores humanos saudáveis e com doenças neurodegenerativas, com esclerose lateral amiotrófica (ELA) e demência frontotemporal. Eles descobriram que mutações no gene C9orf72 aumentam o risco de desenvolvimento de ambas as doenças, sendo que todos os doadores envolvidos neste estudo possuíam uma cópia mutante desse gene.

Além dos cientistas também encontrarem a TDP-43, que tem a função genética de carregar as instruções do DNA para a produção de proteínas. Ela reside no núcleo, onde os materiais genéticos estão localizados, em células saudáveis. Após uma lesão, a proteína sai do seu local habitual e se perde, não conseguindo realizar o seu trabalho causa a mote dos nervos.

Os organoides de pacientes com risco genético de doenças neurodegenerativas apresentaram uma resposta mais intensa à lesão, com maior presença de TDP-43 defeituosos em comparação aos organoides de doadores saudáveis. Isso indica que as lesões cerebrais traumáticas podem ser mais perigosas para indivíduos com predisposição genética a demências.

“Em fases mais agudas, os pacientes podem ter dificuldade de concentração e extrema sensibilidade à luz e ao ruído. A longo prazo, existe uma forte correlação entre lesão cerebral traumática e doenças neurodegenerativas, que podem ser fatais”, diz Justin Ichida, autor do estudo da Universidade do Sul da Califórnia, em comunicado.

O pesquisador destaca não existir nada para prevenir lesões ou traumas cerebrais que causam danos às células nervosas. As descobertas podem ajudar a explicar por que alguns indivíduos correm maior risco de desenvolver essas doenças após um trauma.

As células coletadas de cada grupo foram transformadas em células-tronco em laboratório, que poderiam então se diferenciar em qualquer tipo de célula. Os pesquisadores usaram pulsos ultrassônicos nos organoides resultantes para imitar alguns efeitos de um TCE, incluindo morte de células cerebrais e mudanças na proteína tau associada à doença de Alzheimer.

"Em seguida, testamos todos os genes no genoma humano para ver se poderíamos salvar essa lesão suprimindo qualquer gene individual", explica Justin Ichida, autor sênior do estudo e professor associado de biologia de células-tronco e medicina regenerativa da Universidade do Sul da Califórnia, em comunicado.

Os pesquisadores encontraram um gene para uma proteína na superfície das células, KCNJ2. Quando desligado, forneceu proteção contra os efeitos das lesões cerebrais traumáticas. Ao testarem em organoides e ratos de laboratório, aumentou a taxa de sobrevivência dos neurônios.

"Corrigir o KCNJ2 pode reduzir a morte de células nervosas após lesão cerebral traumática", afirma Ichida em outro comunicado. A sua equipe observou que atacando essa proteína reduzia o TDP-43, evitando a sua localização incorreta após a lesão.

O tratamento proposto a pacientes com risco de doença neurodegenerativa é o uso de bloqueadores da proteína KCNJ2 antes da lesão, o que reduziu a morte nervosa e o acúmulo de TDP-43 nas células. Isso sugere que o KCNJ2 pode proteger o cérebro de traumas.

Os membros da equipe ressaltam que o tratamento proposto pode ser uma medida preventiva e uma terapia pós-lesão. Entretanto, trata-se de uma teoria, ainda são necessários mais estudos antes de utilizar em pessoas.