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Tecido cerebral humano congelado agora pode ser revivido sem danos

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Uma nova técnica permitiu que cientistas congelassem tecido1 cerebral humano de modo que ele recuperasse a função normal após o descongelamento, potencialmente abrindo a porta para melhores formas de estudar as condições neurológicas. Usando a abordagem, foi possível congelar e descongelar com sucesso organoides cerebrais e cubos de tecido1 cerebral de alguém com epilepsia2. Os resultados foram relatados na revista Cell Reports Methods.

O tecido1 cerebral geralmente não sobrevive ao congelamento e ao descongelamento, um problema que tem dificultado significativamente a pesquisa médica. Em um esforço para superar isso, Zhicheng Shao, da Universidade Fudan, em Xangai, China, e seus colegas usaram células-tronco3 embrionárias humanas para cultivar amostras cerebrais auto-organizadas, conhecidas como organoides, durante três semanas – tempo suficiente para o desenvolvimento de neurônios4 e células-tronco3 neurais que podem se tornar diferentes tipos de células5 cerebrais funcionais.

Os pesquisadores então colocaram esses organoides – que mediam em média 4 milímetros de diâmetro – em diferentes compostos químicos, como açúcares e anticongelante, que eles suspeitavam que poderiam ajudar a manter as células5 cerebrais vivas enquanto congeladas e capazes de crescer após serem descongeladas.

Depois de armazenar esses organoides em nitrogênio líquido por pelo menos 24 horas, a equipe os descongelou e procurou por morte celular ou crescimento de neurites6 – os “ramos” das células nervosas7 – nas duas semanas seguintes.

Com base nas taxas de morte celular e crescimento associadas a cada composto, os pesquisadores escolheram seus principais candidatos a compostos, testando diferentes combinações durante testes de congelamento e descongelamento em um novo conjunto de organoides.

Leia sobre "Doenças nervosas degenerativas8", "Doenças cerebrovasculares" e "Doenças neuromusculares".

A combinação que levou à menor morte celular e ao maior crescimento foi uma mistura de compostos químicos chamados metilcelulose, etilenoglicol, DMSO e Y27632 – que os cientistas chamaram de “MEDY”. Eles suspeitam que o MEDY interfere em uma via que de outra forma programa a morte celular.

Shao e seus colegas testaram o MEDY por meio de uma série de experimentos envolvendo organoides cerebrais com idades entre 28 e mais de 100 dias. A equipe colocou os organoides no MEDY, antes de congelá-los – geralmente por 48 horas – e descongelá-los. Os pesquisadores então observaram seu crescimento em laboratório por até 150 dias após o descongelamento.

Eles descobriram que a aparência, o crescimento e a função dos organoides descongelados eram altamente semelhantes aos dos organoides da mesma idade que nunca haviam sido congelados, mesmo entre aqueles que foram congelados no MEDY por 18 meses. A equipe também observou resultados semelhantes para organoides que representam diferentes regiões do cérebro9.

Finalmente, os pesquisadores retiraram cubos de 3 milímetros de tecido1 cerebral de uma menina de 9 meses com epilepsia2 e os colocaram no MEDY, antes de os congelarem e descongelarem. O tecido1 manteve a sua estrutura pré-congelamento e continuou ativo em uma cultura laboratorial durante pelo menos duas semanas após o descongelamento.

Ser capaz de congelar tecidos cerebrais humanos poderia levar a melhores investigações sobre o desenvolvimento do cérebro9 em laboratório para pesquisas em saúde10, diz Roman Bauer, da Universidade de Surrey, no Reino Unido.

João Pedro Magalhães, da Universidade de Birmingham, no Reino Unido, diz estar impressionado com o fato do método da equipe ter evitado com sucesso a morte celular e preservado a função. “Sabemos que as células5 cerebrais são muito frágeis e sensíveis ao estresse”, diz ele.

Com muito mais pesquisa e a utilização de tecidos maiores, o trabalho poderá um dia levar ao congelamento de cérebros inteiros, diz Magalhães. “Pensando décadas ou séculos à frente, podemos imaginar pacientes sendo criopreservados quando apresentam uma condição terminal ou astronautas sendo criopreservados para viajar para outros sistemas estelares”, diz ele. O MEDY pode representar “um pequeno passo” nesse sentido, afirma Magalhães.

Criopreservação eficaz de tecido1 cerebral humano e organoides neurais

Destaques

  • Estabeleceu-se um método de criopreservação (MEDY) para organoides e tecidos cerebrais
  • O MEDY mantém a estrutura e atividade funcional dos organoides corticais
  • O MEDY pode ser aplicado a diversos organoides cerebrais, incluindo organoides derivados de pacientes

Resumo

Modelos e organoides de tecido1 cerebral humano são vitais para estudar e modelar doenças neurológicas humanas. No entanto, o alto custo dos organoides cultivados a longo prazo inibe sua ampla aplicação. É, portanto, urgente desenvolver métodos para a criopreservação de tecido1 cerebral e organoides.

Nesse contexto, estabeleceu-se um método utilizando metilcelulose, etilenoglicol, DMSO e Y27632 (denominado MEDY) para a criopreservação de organoides corticais sem perturbar a citoarquitetura neural ou a atividade funcional.

O MEDY pode ser aplicado a vários organoides específicos de regiões do cérebro9, incluindo o prosencéfalo dorsal/ventral, medula espinhal11, cérebro9 da vesícula12 óptica e organoides cerebrais derivados de pacientes com epilepsia2.

Além disso, o MEDY permite a criopreservação de amostras de tecido1 cerebral humano, e as características patológicas são retidas após o descongelamento. A análise transcriptômica mostra que o MEDY pode proteger a função sináptica e inibir a via de apoptose13 mediada pelo retículo endoplasmático.

O MEDY permitirá o armazenamento confiável e em larga escala de diversos organoides neurais e tecido1 cerebral vivo e facilitará pesquisas abrangentes, aplicações médicas e triagem de medicamentos.

Veja também sobre "Células-tronco3", "Neuroplasticidade" e "Crioterapia14".

 

Fontes:
Cell Reports Methods, Vol. 4, Nº 5, em maio de 2024.
New Scientist, notícia publicada em 15 de maio de 2024.

 

NEWS.MED.BR, 2024. Tecido cerebral humano congelado agora pode ser revivido sem danos. Disponível em: <https://www.news.med.br/p/medical-journal/1469792/tecido-cerebral-humano-congelado-agora-pode-ser-revivido-sem-danos.htm>. Acesso em: 24 jun. 2024.

Complementos

1 Tecido: Conjunto de células de características semelhantes, organizadas em estruturas complexas para cumprir uma determinada função. Exemplo de tecido: o tecido ósseo encontra-se formado por osteócitos dispostos em uma matriz mineral para cumprir funções de sustentação.
2 Epilepsia: Alteração temporária e reversível do funcionamento cerebral, que não tenha sido causada por febre, drogas ou distúrbios metabólicos. Durante alguns segundos ou minutos, uma parte do cérebro emite sinais incorretos, que podem ficar restritos a esse local ou espalhar-se. Quando restritos, a crise será chamada crise epiléptica parcial; quando envolverem os dois hemisférios cerebrais, será uma crise epiléptica generalizada. O paciente pode ter distorções de percepção, movimentos descontrolados de uma parte do corpo, medo repentino, desconforto no estômago, ver ou ouvir de maneira diferente e até perder a consciência - neste caso é chamada de crise complexa. Depois do episódio, enquanto se recupera, a pessoa pode sentir-se confusa e ter déficits de memória. Existem outros tipos de crises epilépticas.
3 Células-tronco: São células primárias encontradas em todos os organismos multicelulares que retêm a habilidade de se renovar por meio da divisão celular mitótica e podem se diferenciar em uma vasta gama de tipos de células especializadas.
4 Neurônios: Unidades celulares básicas do tecido nervoso. Cada neurônio é formado por corpo, axônio e dendritos. Sua função é receber, conduzir e transmitir impulsos no SISTEMA NERVOSO. Sinônimos: Células Nervosas
5 Células: Unidades (ou subunidades) funcionais e estruturais fundamentais dos organismos vivos. São compostas de CITOPLASMA (com várias ORGANELAS) e limitadas por uma MEMBRANA CELULAR.
6 Neurites: Inflamação de um nervo. Pode manifestar-se por neuralgia, déficit sensitivo, formigamentos e/ou diminuição da força muscular, dependendo das características do nervo afetado (sensitivo ou motor). Esta inflamação pode ter causas infecciosas, traumáticas ou metabólicas.
7 Células Nervosas: Unidades celulares básicas do tecido nervoso. Cada neurônio é formado por corpo, axônio e dendritos. Sua função é receber, conduzir e transmitir impulsos no SISTEMA NERVOSO.
8 Degenerativas: Relativas a ou que provocam degeneração.
9 Cérebro: Derivado do TELENCÉFALO, o cérebro é composto dos hemisférios direito e esquerdo. Cada hemisfério contém um córtex cerebral exterior e gânglios basais subcorticais. O cérebro inclui todas as partes dentro do crânio exceto MEDULA OBLONGA, PONTE e CEREBELO. As funções cerebrais incluem as atividades sensório-motora, emocional e intelectual.
10 Saúde: 1. Estado de equilíbrio dinâmico entre o organismo e o seu ambiente, o qual mantém as características estruturais e funcionais do organismo dentro dos limites normais para sua forma de vida e para a sua fase do ciclo vital. 2. Estado de boa disposição física e psíquica; bem-estar. 3. Brinde, saudação que se faz bebendo à saúde de alguém. 4. Força física; robustez, vigor, energia.
11 Medula Espinhal:
12 Vesícula: Lesão papular preenchida com líquido claro.
13 Apoptose: Morte celular não seguida de autólise, também conhecida como “morte celular programada“.
14 Crioterapia: Processo terapêutico baseado em aplicações de gelo, neve carbônica e outros veículos de frio intenso.
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