Mini-cérebros

Os mini-cérebros ou organoides cerebrais são agregados celulares que se desenvolvem por meio de processos auto-organizados intrínsecos das células, os quais ocorrem sob ação de meios de cultura e suplementos aplicados no tempo correto da diferenciação, ou seja, esse protocolo é responsável pelo estabelecimento de uma identidade neural para as células e pela recapitulação da organização estrutural em 3D. As regiões encefálicas independentes que são desenvolvidas nos organoides não possuem uma organização aleatória, ela segue padrões de regionalização parecido com o encontrado no encéfalo humano em desenvolvimento (Kelava 2016).

Lancaster e colaboradores utilizaram os conhecimentos desenvolvidos nos estudos anteriores, sobre diferenciação neural, cultura de tecidos em 3D e engenharia tecidual, unindo a tecnologia do desenvolvimento dos copos ópticos à utilização do Matrigel. Entretanto, não utilizaram fatores de crescimento, o que possibilitou a auto-organização dos tecidos, originando diferentes tipos de regiões encefálicas, incluindo córtex dorsal, prosencéfalo ventral, retina, hipocampo, plexo coróide e limite do mesencéfalo-rombencéfalo (Lancaster 2014). Estas estruturas ficaram conhecidas como organoides cerebrais (Figura 1).

O método descrito por Lancaster permitiu o rápido desenvolvimento dos tecidos cerebrais, exibindo em apenas 8 a 10 dias o aparecimento da identidade neural, e 20 a 30 dias para a formação de regiões cerebrais definidas (Lancaster 2013). Na figura abaixo os organoides cerebrais demonstram desenvolvimento e estruturação semelhantes ao que acontece no primeiro trimestre do desenvolvimento do encéfalo fetal humano (Figura 1).

Figura 1. Diagrama esquemático que representa a geração de organóides cerebrais a partir de células-tronco humanas de pluripotência induzida (hiPSCs). A geração de organóides cerebrais tridimensionais começa com o uso de culturas hiPSC. Linha do tempo do cérebro humano in vivo e desenvolvimento organoide cerebral in vitro. Imagem por Gabrielly Chiarantin através do BioRender. Fonte: Liu 2019 e Winner 2014.

Fontes:

Kelava I, Lancaster MA. Stem Cell Models of Human Brain Development. Cell Stem Cell. 2016 Jun 2;18(6):736-48. doi: 10.1016/j.stem.2016.05.022. PMID: 27257762. Lancaster MA, Knoblich JA. Generation of cerebral organoids from human pluripotent stem cells. Nat Protoc. 2014 Oct;9(10):2329-40. doi: 10.1038/nprot.2014.158. Epub 2014 Sep 4. PMID: 25188634; PMCID: PMC4160653.

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