Tecido cerebral humano congelado agora pode ser revivido sem danos

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.