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Tecido neuronal impresso em 3D, conceito artístico
Um grupo de investigadores criou o primeiro tecido neuronal impresso em 3D e os resultados preliminares mostram que este é funcional e consegue desenvolver e formar conexões da mesma forma que o tecido cerebral humano real.
A conquista notável foi alcançada por uma equipa de investigadores da Universidade Wisconsin-Madison e fornece aos cientistas uma nova ferramenta para estudar a comunicação entre os neurónios.
Com esta conquista poderá ser possível desenvolver novas formas de tratar doenças como o Alzheimer e o Parkinson.
“Isto pode mudar a forma como olhamos para a biologia das células estaminais, a neurociência e a patogénese de muitos distúrbios neurológicos e psiquiátricos”, explica o neurocientista Su-Chuan Zhang, autor principal do estudo, que foi publicado a semana passada na revista Cell Steam Cell.
Os laboratórios podem agora usar este tecido neuronal impresso em 3D, uma vez que a sua impressão pode ser facilmente conseguida com um equipamento de bioimpressão, explica Zhand em comunicado publicado no site da UW–Madison.
Além disso, é relativamente fácil manter o tecido saudável e este pode ser estudado com recurso a microscópios e outros equipamentos encontrados na maioria dos laboratórios.
A bioimpressão em 3D é um processo conduzido por computador que permite construir camadas de materiais, células e outros componentes. Tem um enorme potencial para criar tecidos vivos capazes de se replicar e, em alguns casos, até de substituir os reais.
“Uma vez que podemos imprimir o tecido por design, podemos criar um sistema que nos permita observar como funciona o cérebro humano”, explica Zhang. “Podemos observar de uma forma muito específica como é que os neurónios se comunicam entre si sob determinadas condições”, acrescenta.
Até então, a ciência utilizava modelos animais para estudar o funcionamento do cérebro e as suas doenças. Mas, e tal como explicam os investigadores, os modelos animais não conseguem replicar a complexidade do cérebro humano na sua totalidade e, por isso, não são um modelo 100% fiável.
Porém, imprimir tecido cerebral funcional é um desafio. A maioria dos estudos feitos com tecidos impressos em 3D não apresentam as conexões adequadas entre as células. No caso do cérebro, os neurónios precisam de amadurecer ao mesmo tempo que mantêm a estrutura do tecido intacta. Neste processo, as células de suporte, conhecidas como astrócitos são essenciais para o funcionamento adequado do tecido.
Em tentativas anteriores, utilizaram um modelo não biodegradável que impediu a migração de neurónios. Numa tentativa posterior, utilizaram camadas horizontais de neurónios derivados de células estaminais pluripotentes, num modelo com gel de “bio-tinta”, mais macio do que o método anterior.
As células impressas conseguiram crescer e formar redes semelhantes às do cérebro em apenas algumas semanas. Os neurónios foram capazes de enviar sinais, secretar neurotransmissores e até formar redes com células de suporte adicionais.
“O tecido tem uma estrutura suficiente para se manter unido, mas é macio o suficiente para permitir o crescimento dos neurónios e a comunicação entre si”, afirma Zhang. O mesmo acontece quando imprimiram células diferentes, provenientes de diferentes partes do cérebro.
De acordo com o investigador, não faz sentido isolar as regiões do cérebro e estudá-las em separado, já que o cérebro funciona em rede. A impressão do tecido cerebral feita desta forma permite uma observação mais clara das interações celulares.
“Imprimimos o córtex cerebral e o corpo estriado e o que descobrimos foi impressionante”, avança o autor do estudo. Os resultados mostram que os axónios que se projetam no tecido cerebral impresso refletem o padrão do cérebro humano, onde os neurónios corticais projetam axónios para o corpo estriado.
A precisão deste método de impressão 3D permite o controle sobre os tipos e arranjos celulares, ao contrário dos órgãos em miniatura cultivados em laboratório, conhecidos como organóides cerebrais.
No entanto, o protótipo não conseguiu controlar a direção dos neurónios maduros e o tecido impresso não assumiu a estrutura natural que se consegue com organóides cerebrais. Zhang explica que este método serve de complemento ao estudo com organóides.
“Este sistema pode ser usado para observar os mecanismos moleculares subjacentes ao desenvolvimento de cérebro, ao desenvolvimento humano, às deficiências de desenvolvimento, distúrbios neurodegenerativos e muito mais”, acrescenta Zhang.
A equipa de investigação promete melhorar o processo e criar tecidos cerebrais mais específicos e com células orientáveis.
O título (headline) dá a entender que “funciona tal e qual” mas, lendo a matéria, descobrimos que, apesar de um notável progresso, é uma construção extremamente incipiente e limitada, funcionando “tal e qual” apenas numa escala muito limitada.