Minicérebros criados em laboratório podem ajudar a encontrar tratamentos para Alzheimer e outras doenças

Para avaliar se um composto é promissor no tratamento de uma doença, os pesquisadores geralmente começam estudando seu uso em animais. Isso nos permite ver se o composto tem chance de curar a doença.

Modelos animais, no entanto, raramente reproduzem todos os aspectos de uma doença. A alternativa é representar a doença em culturas de células. Embora à primeira vista, as placas de Petri pareçam bem diferentes de uma pessoa com uma doença, a realidade pode ser bem diferente quando você as observa mais de perto.

A doença de Alzheimer foi curada mais de 400 vezes em laboratórios. Como, então, podemos ainda considerar a doença de Alzheimer incurável? A razão é que só foi curada em animais.

Um camundongo não desenvolve Alzheimer naturalmente, deve ser induzido. Para fazer isso, os cientistas usam nosso conhecimento limitado sobre o que desencadeia o Alzheimer e o reproduzem em camundongos. Em suma, esses camundongos não têm Alzheimer: eles têm nossa concepção falha de Alzheimer.

Como estudante de doutorado em psicologia, completei um estágio de pesquisa no Centro de Saúde da Universidade de Montreal (CHUM) no laboratório da professora Nicole Leclerc, com o objetivo de desenvolver novos modelos para estudar a doença de Alzheimer, descartando nossas teorias limitadas sobre a doença.

Na ciência moderna, um composto novo e não testado não pode ser usado para tratar uma doença humana porque representa um risco inaceitável. Portanto, um modelo de doença, que replica nossas observações da doença em humanos, é usado para testar se o novo composto se mostra promissor. Modelos de doenças, que geralmente envolvem animais, permitem que os pesquisadores desenvolvam tratamentos e ferramentas de diagnóstico. Eles também nos dão a oportunidade de entender melhor os processos por trás da doença em estudo. Os modelos são uma ferramenta essencial na ciência biomédica.

Modelos de doenças do futuro

Estudar uma doença seria mais fácil se pudéssemos observar diretamente e agir sobre as células que param de funcionar corretamente. No caso da doença de Alzheimer, é impossível tirar uma fatia do cérebro de uma pessoa viva para fazer experimentos nos neurônios internos.

No entanto, estou trabalhando no desenvolvimento de uma técnica que chegará muito perto de replicar esse processo. Ao tirar um pequeno pedaço de pele do paciente, posso cultivar as células em uma placa de Petri e transformá-las em neurônios em cerca de um mês.

O método aproveita o fato de que todas as células do corpo de uma pessoa têm o mesmo código genético. O que diferencia uma célula da pele de um neurônio são simplesmente os genes que a célula expressa. Isso significa que posso forçar uma célula da pele a expressar genes neuronais típicos para que ela seja gradualmente transformada em um neurônio.

Esses neurônios retêm as assinaturas do envelhecimento, que são cruciais para o estudo de doenças relacionadas à idade. As vantagens são claras: pode-se produzir uma colônia de neurônios humanos de uma pessoa com Alzheimer. Os neurônios de pacientes com Alzheimer desenvolverão as características de Alzheimer, facilitando o estudo da doença.

No entanto, o neurônio não funciona no vácuo; outros tipos de células interagem com ela. Para melhorar uma cultura neuronal, os pesquisadores podem levar o conceito ainda mais longe, produzindo organoides. Estas são culturas de células que compreendem vários tipos de células. Um organoide cerebral poderia recriar com mais precisão a função cerebral e ser um modelo melhor de doenças do sistema nervoso.

Modelos versáteis de doenças

Se uma célula funciona anormalmente em uma pessoa com uma determinada doença, tentaremos entender seu comportamento. Observando um modelo da doença, podemos descobrir se esse funcionamento anormal é semelhante ao observado no cérebro de pacientes reais. Se for, podemos tentar modificar a função da célula em nosso modelo para ver se há um efeito benéfico.

A principal função dos modelos é facilitar o estudo de uma doença. Um bom modelo deve representar a doença da forma mais confiável possível. Quando um modelo é considerado suficientemente representativo da doença, pode ser utilizado em estudos pré-clínicos para verificar se um composto tem potencial para curá-la sem ser prejudicial.

Quando a doença é bem reproduzida pelo modelo, os pesquisadores podem supor que um tratamento que funcione provavelmente funcionará em pessoas com a doença. Culturas de células e organoides de pacientes são particularmente promissores por causa disso. Mesmo que não conheçamos todas as características de uma doença, há uma chance de que elas também sejam replicadas nos modelos.

Como esses modelos vêm de pacientes reais, eles podem ser usados ​​para um terceiro propósito exclusivo no futuro: medicina personalizada. Pacientes com a mesma doença são heterogêneos e podem não responder da mesma forma a um tratamento. Quando existem vários tipos de terapias, contamos com tentativa e erro para identificar a melhor para cada paciente.

Em 2021, a equipe de Kimberly K. Leslie da Universidade de Iowa demonstrou que os organoides podem remediar esse problema. Eles usaram tecidos de câncer endometrial e ovariano de pacientes para criar organoides, mostrando seu potencial para avaliar diferentes tratamentos. No mesmo ano, uma equipe de Cingapura e Hong Kong demonstrou que os organoides poderiam ser usados ​​para prever a resposta de tumores nasofaríngeos à radioterapia e ajustar a dose.

Esse método pode permitir selecionar o tratamento mais promissor para um indivíduo em um tempo muito menor. Mas só foi testado em modelos animais e extratos celulares, e sua viabilidade em humanos ainda não foi comprovada.

Modelos promissores, mas imperfeitos

Um tratamento que funciona em um modelo de doença não funcionará necessariamente em humanos. É precisamente por isso que a doença de Alzheimer, ou pelo menos sua reconstrução em um modelo animal de laboratório, foi “curada” mais de 400 vezes, mas não em humanos.

Da mesma forma, é possível que compostos que retardam a progressão da doença de Alzheimer não tenham conseguido curar esses animais e tenham sido descartados. Para doenças neurodegenerativas como Alzheimer, criar um modelo representativo é particularmente complexo, pois a doença não tem uma causa única. Conhecemos centenas de processos que se acredita serem desregulados pela doença de Alzheimer, envolvendo os sistemas nervoso, cardiovascular e imunológico.

Ainda não é possível reproduzir essas interações em culturas de células. Mesmo que os modelos futuros permitam que os pesquisadores representem melhor a doença e talvez descubram tratamentos, eles sempre serão imperfeitos. Assim, encontrar a cura em um modelo nunca será o mesmo que identificar a cura para uma doença.

Este artigo é republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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