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Entenda qual o objetivo do neurocientista Alysson Muotri enviar organoides de cérebro para fora do planeta

No dia 21 deste mês (julho de 2019), o neurocientista brasileiro Alysson Muotri, cofundador da Tismoo e diretor do programa de células-tronco da Universidade da Califórnia em San Diego (EUA), vai enviar minicérebros humanos para a Estação Espacial Internacional (ISS, na sigla em inglês) para auxiliar sua pesquisa com autismo entre outras questões. Os organoides serão enviados na próxima missão logística da SpaceX para o espaço, que decola do Cabo Canaveral, na Flórida (EUA), com o nome de BOARDS (Brain Organoid Advanced Research Developed in Space) com a designação UCSD-ORG01 da NASA. Saiba mais sobre minicérebros criados a partir de células-tronco humanas neste link.

Ao contrário do que acontece no laboratório de Alysson, o Muotri Lab, onde há condições ideais para o crescimento dos minicérebros, no espaço eles ficarão armazenados em frascos dentro de cubos autônomos de pouco mais de 10 por 10 centímetros, que possuem incubadoras especializadas alimentadas por bateria.Tubos de controle remoto alimentam os organoides com uma solução de nutrientes. Os astronautas planejam instalar (leia-se: “ligar na tomada” e pronto!) os cubos em um laboratório permanente na Estação Espacial Internacional. “Os cubos são autônomos, mas nós conseguimos interferir por controle remoto. Se algo der errado, temos a possibilidade de corrigir algumas coisas”, explicou o neurocientista.

Projetados por uma empresa com sede no Kentucky (EUA), chamada Space Tango, especializada em criar laboratórios em miniatura, os cubos têm micro câmeras para transmitir vídeos do crescimento dos organoides para a Terra em tempo real, além de uma série de outros sensores como temperatura e humidade.

Um grupo de minicérebros crescerá no Muotri Lab, para, quando os organoides retornarem à Terra, em agosto, os cientistas possam analisar sua expressão gênica e comparar os resultados com os dos organoides que cresceram por aqui. “Na primeira missão, eles ficarão 30 dias, quando voltam na mesma nave e parte dos cubos serão reaproveitados. Em futuras missões, queremos mantê-los no espaço por até um ano”, explicou Alysson.

Minicérebros no espaço? Pra quê? - NASA, ISS, SpeceX e UCSD / Alysson Muotri / Estação Espacial Internacional - TismooObjetivos

O projeto tem, em resumo, três grandes objetivos, segundo o próprio Alysson explica (veja vídeo abaixo).

O primeiro é desenvolver uma plataforma autônoma para manter esses organoides de cérebro crescendo sem intervenção humana, o que ajudará muito no trabalhos de testes para descoberta de novos medicamentos para várias condições, como o autismo. A segunda meta é descobrir se os minicérebros resistem à microgravidade. “No espaço, sabemos que ele estarão crescendo de uma forma diferente. Seria isso uma vantagem ou uma desvantagem para o desenvolvimento do cérebro humano?”, questiona o neurocientista.

O último — mais ambicioso — objetivo é entender os impactos da microgravidade numa futura colonização do espaço pelos seres humanos. “Entendendo um possível impacto negativo, podemos trabalhar isso aqui em Terra e preparar o cérebro humano para nascer e viver no espaço”, resume Alysson Muotri. Os detalhes do experimento também podem ser vistos no site da NASA (a agência espacial do governo dos EUA).

Tentar cultivar organoides no espaço é, na verdade, um grande avanço. Os organoides do cérebro podem realmente fornecer informações valiosas sobre as células-tronco que podem aparecer quando você tem um bebê lá”, disse, ao Spectrum News, Ferid Nassor, professor assistente de células-tronco e engenharia genética no Institut Sup’Biotech de Paris (França).

A missão é a primeira de 10 outras que estão planejadas, que, juntas, podem ajudar os cientistas a responder questões fundamentais sobre o desenvolvimento do cérebro — e, em última análise, descobrir se as pessoas podem se reproduzir com segurança fora da Terra.

Algumas pesquisas no espaço, como o famoso estudo da NASA sobre os astronautas gêmeos Scott e Mark Kelly, sugeriram que a microgravidade pode ter efeitos sutis na expressão gênica. Pesquisadores também descobriram que as células-tronco de animais se multiplicam mais rapidamente no espaço do que na Terra e estão investigando se a radiação cósmica altera seu desenvolvimento.

BOARDS - Minicérebros no espaço? Pra quê? - NASA, ISS, SpeceX e UCSD / Alysson Muotri / Estação Espacial Internacional - TismooBrasil no espaço

Os minicérebro vão na missão logística da SpaceX que deverá ser lançada às 23h32 UTC (20h32 no fuso-horário de Brasília) do dia 21 de julho de 2019. O lançamento da missão CRS-18 com o veículo de carga Dragon SpX-18, levado pelo foguete Falcon 9-074 (B1056.2) será a partir do Complexo de Lançamento SLC-40 da Estação da Força Aérea (AFS) do Cabo Canaveral, nos Estados Unidos. Além da carga logística para a tripulação permanente da ISS, a bordo da Dragon SpX-18 estarão dois pequenos satélites: RFTSat e MakerSat-1.

E tem mais coisas de brasileiros que estarão nessa mesma missão: apoiados pela NASA e pela SpaceX, dois projetos de estudantes brasileiros — um de São Paulo e outro de Santa Catarina — para testar interações físicas e químicas na Estação Espacial Internacional. Ambos os projetos, participantes do programa Student Spaceflight Experiments Program (SSEP) do Centro Nacional para Educação Científica para Terra e Espaço, podem contribuir para o futuro da vida humana fora da Terra: um quer melhorar a proteção de seres humanos da radiação em construções no espaço e outro tem como objetivo construir um sistema mais apurado para filtração de água para consumo humano em espaçonaves.

Vídeos

O sequenciamento genético é o caminho que a Tismoo escolheu para buscar as respostas para o Transtorno do Espectro do Autismo (TEA), e os minicérebros são uma parte muito importante de todo esse processo. Para falar deles e de sua contribuição na compreensão do autismo e de outros transtornos neurológicos, o professor e biólogo Dr. Alysson Muotri, membro da equipe técnica da Tismoo, escreveu um texto para o site Spectrum News. Traduzimos e compilamos a seguir alguns trechos para você. Confira:

Com ajustes, cérebros em um prato de laboratório podem render pistas claras para o autismo

“A melhor maneira de entender algo complexo é, talvez, reconstruí-lo. Quando criança, era exatamente o que eu fazia com tantos brinquedos de robôs à trens. A peça reconstruída nem sempre funcionava, mas o exercício me ensinou como as unidades funcionais, quando remendadas, poderiam funcionar como uma máquina sofisticada.

Como neurocientista, continuo a aplicar essa lição para compreender o cérebro humano. Este que é, talvez, o sistema mais complexo do universo, pode orquestrar comportamentos sofisticados e pensamentos, como linguagem, uso de ferramentas, autoconsciência, pensamento simbólico, consciência e aprendizado cultural. De intrincadas redes no cérebro surgem extraordinárias obras de arte tecnológicas e artísticas. Mas a sofisticação tem um preço elevado. Alterações sutis no desenvolvimento precoce podem levar a condições como autismo e/ou esquizofrenia.

Para encontrar pistas sobre essas alterações, eu e minha equipe de pesquisadores adaptamos minha antiga abordagem aos brinquedos: estamos trabalhando para aperfeiçoar o complexo modelo do cérebro in vitro, isto é, estamos colocando-o dentro de uma placa de laboratório.

Usando esses chamados “organoides cerebrais”, ou “minicérebros”, temos mostrado que os neurônios derivados de indivíduos com autismo são diferentes daqueles derivados de pessoas neurotípicas. Também testamos como fatores ambientais como o Zika vírus podem causar microcefalia e outros defeitos congênitos. Outros grupos de pesquisa estão usando minicérebros para investigar os mecanismos moleculares e celulares da doença visando encontrar biomarcadores em potencial e também testar fármacos que possam auxiliar no tratamento.

Os cientistas consideram que minicérebros em placas de laboratório são modelos experimentais de cérebros humanos que melhor traduzem a realidade desses indivíduos. Eu também acredito nesse potencial dos minicérebros, embora certas características críticas do cérebro humano nestes organoides ainda não foram plenamente alcançadas. Até que o façamos, não podemos explorar completamente as possibilidades dessa abordagem.

Construir um cérebro

Os esforços anteriores para reconstruir o cérebro humano a partir do zero envolveram células-tronco de embriões iniciais. As células-tronco embrionárias são responsáveis ​​por gerar todos os tecidos do corpo. No laboratório, podemos expandir essas células chamadas células-tronco pluripotentes e dar-lhes “instruções”, sob a forma de receitas com nutrientes específicos e fatores de crescimento, para se tornarem células neuronais.

Os cientistas também podem gerar células-tronco pluripotentes induzidas de pessoas utilizando sangue, pele ou polpa dentária, que são fáceis de se obter. As células células-tronco pluripotentes induzidas possuem toda a informação genética do doador.

Quando podem flutuar livremente em uma solução, essas células vão se organizar em esferas que se assemelham ao cérebro de fetos humanos entre 8 e 10 semanas de gestação. Dependendo da fórmula, estas células podem formar diferentes regiões cerebrais. Meu laboratório tem se concentrado no córtex pré-frontal, uma região implicada nos aspectos antissociais do autismo.

No entanto, este modelo organoide do cérebro humano tem algumas limitações críticas.

Em primeiro lugar, é improvável que estejamos cultivando essas células nas condições ideais de cultivo, porque não sabemos realmente o que está no meio dos fatores nos quais o cérebro humano cresce. A maioria dos protocolos baseia-se na literatura sobre o cérebro de roedores, e, portanto, vários fatores provavelmente estão ausentes ou super-representados.

Para induzir uma maturação adequada, levando a estruturas cerebrais mais organizadas, provavelmente precisaremos otimizar nossos protocolos de cultivo. Ao fazer isso, é possível que possamos usar organoides cerebrais para modelar até mesmo distúrbios de início tardio, como as doenças de Alzheimer ou Parkinson.

[…]

Minicérebros podem render uma multidão de descobertas e podem até trazer uma forma de medicina personalizada. Num futuro próximo, os médicos poderão testar vários medicamentos bem como suas doses no minicérebro de uma pessoa antes de prescrever uma receita.”