Tecido cerebral humano congelado agora pode ser revivido sem danos

Uma nova técnica permitiu que cientistas congelassem tecido 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 tecido cerebral de alguém com epilepsia. Os resultados foram relatados na revista Cell Reports Methods.

O tecido 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-tronco embrionárias humanas para cultivar amostras cerebrais auto-organizadas, conhecidas como organoides, durante três semanas – tempo suficiente para o desenvolvimento de neurônios e células-tronco neurais que podem se tornar diferentes tipos de células 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 células 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 neurites – os “ramos” das células nervosas – 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 degenerativas", "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 cérebro.

Finalmente, os pesquisadores retiraram cubos de 3 milímetros de tecido cerebral de uma menina de 9 meses com epilepsia e os colocaram no MEDY, antes de os congelarem e descongelarem. O tecido 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 cérebro em laboratório para pesquisas em saúde, 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 células 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 tecido 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 tecido 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 tecido 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 cérebro, incluindo o prosencéfalo dorsal/ventral, medula espinhal, cérebro da vesícula óptica e organoides cerebrais derivados de pacientes com epilepsia.

Além disso, o MEDY permite a criopreservação de amostras de tecido 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 apoptose mediada pelo retículo endoplasmático.

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

Veja também sobre "Células-tronco", "Neuroplasticidade" e "Crioterapia".

 

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