O que são os Minicérebros usados na pesquisa do zika?

Os minicérebros são criados a partir de células-tronco pluripotentes induzidas, por sua vez criadas a partir de células da pele.
[Imagem: Equipe Lab IDOR]

Cérebros de laboratório

Um estudo brasileiro que demonstrou experimentalmente a relação entre o vírus zika e as más-formações cerebrais nos bebês foi essencial para que os órgãos de saúde dos EUA reconhecessem a conexão entre o vírus e microcefalia.

O que mais chamou a atenção nesse trabalho foi o uso de "minicérebros", imitações do cérebro cultivadas artificialmente em laboratório.

Mas o que são exatamente esses minicérebros? Como eles são criados e até onde pode ir seu desenvolvimento? Para o que eles servem?

Células-tronco induzidas

A técnica consiste, inicialmente, em reprogramar células adultas - que podem ser provenientes da pele ou da descamação natural da bexiga extraídas da urina - para fazê-las assumir estágio de pluripotência semelhante ao de células-tronco embrionárias.

Cria-se assim as chamadas células-tronco pluripotentes induzidas (IPS, na sigla em inglês), cujo desenvolvimento valeu o Prêmio Nobel de Medicina de 2012 para o cientista japonês Shinya Yamanaka.

Em seguida, essas células IPS são induzidas por estímulos químicos a se diferenciar em célula-tronco neural, um tipo de célula progenitora que pode dar origem a diversas células do cérebro, como neurônios, astrócitos e microglias.

Criação dos minicérebros

Para formar os minicérebros, esse processo de diferenciação precisa ocorrer tridimensionalmente, sob condições específicas de cultivo.

"Em vez de as células ficarem em uma placa de cultura, elas são colocadas em rotação, sob condições bem específicas. Ao assumirem o formato tridimensional, a comunicação celular se altera. Na cultura bidimensional, elas só conseguem interagir com células que estão imediatamente ao seu lado. No modelo tridimensional, a comunicação ocorre com todas ao redor. O funcionamento das células fica mais semelhante ao que ocorre no cérebro em desenvolvimento", explicou Juliana Minardi Nascimento, uma das autoras sobre estudo sobre o zika e a microcefalia.

Os minicérebros foram usados para estudar a invasão do vírus zika, que reduziu seu crescimento em até 40%.
[Imagem: Equipe Lab IDOR]

Sob condições adequadas, portanto, essas células-tronco neurais se organizam em camadas, formando inicialmente neuroesferas e, depois, os organoides cerebrais, ou minicérebros. As neuroesferas imitam o cérebro de um embrião em um estágio rudimentar, enquanto os minicérebros se equiparam ao cérebro de um feto de 3 meses.

Contudo, os minicérebros estão muito longe de um "cérebro artificial" crescido em laboratório, e a continuidade do seu desenvolvimento logo mostra os limites da técnica.

Zika e microcefalia

Para testar os efeitos do vírus zika no cérebro foram feitos três experimentos diferentes.

Primeiro foram infectadas as células-tronco neuronais, cultivadas bidimensionalmente. O grupo observou que o vírus causava a morte dessas células em cerca de três dias.

Em um segundo experimento, as células-tronco foram infectadas e colocadas para se diferenciar no modelo tridimensional. Após três dias, o zika havia comprometido a capacidade de geração das neuroesferas. Imagens de microscopia eletrônica mostraram que o vírus havia se multiplicado rapidamente no interior das células, induzindo um processo de morte celular programada conhecido como apoptose.

Em um terceiro experimento, minicérebros com 30 dias de formação foram infectados com o vírus. Após 11 dias, eles foram comparados com organoides não infectados e observou-se que haviam crescido 40% menos. "Embora os minicérebros não tenham se desmanchado como as neuroesferas, seu processo de crescimento foi claramente prejudicado. Agora estamos investigando se a diferenciação celular também foi afetada no modelo", disse Juliana.