image: This image shows brain organoid immunostained in green for neurons and in red for neural stem cells. Cell nuclei are presented in blue. view more
Credit: D'Or Institute for Research and Education
O correto desenvolvimento fetal humano depende de diversos fatores, dentre eles da presença de nutrientes, como vitaminas e minerais. Em novo estudo publicado na revista científica PeerJ, pesquisadores brasileiros descreveram a composição e distribuição desses elementos em minicérebros humanos, estruturas tridimensionais criadas em laboratório a partir de células-tronco.
Até então, a investigação de nutrientes cerebrais por raio-x em seres humanos só era possível em tecido cerebral sem vida (pós-mortem).
Pesquisadores brasileiros utilizaram a radiação sincrotron, uma espécie de raios-X que consiste em excitar um tecido biológico e registrar a resposta de cada átomo. Como cada partícula atômica possui sua resposta característica, a técnica permite identificar a composição química dos minicérebros, também conhecidos como organoides cerebrais. Desta maneira, os cientistas descreveram como o fósforo, potássio, enxofre, cálcio, ferro e zinco estão distribuídos durante a formação nesse modelo de cérebro humano.
Para Simone Cardoso, Professora Adjunta do Instituto de Física da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), a parceria multidisciplinar, que envolveu físicos e biólogos, foi fundamental para o ineditismo e sucesso do estudo: "Isso nos permitiu reunir expertises de diferentes áreas do conhecimento para planejar e realizar os experimentos."
Os minicérebros humanos analisados tinham até 45 dias desde o início do desenvolvimento, o que equivale a algumas semanas do desenvolvimento fetal. Para entender a distribuição dos elementos, os pesquisadores analisaram os organóides em duas etapas distintas: um estágio mais precoce (dia 30), em que há uma intensa neurogênese; e outra mais tardia (dia 45), quando as células começam a se tornar neurônios e se organizar em camadas.
Os resultados demonstraram que a concentração e distribuição dos elementos químicos estão relacionadas ao estágio do desenvolvimento dos minicérebros humanos e se assemelham ao observado no cérebro humano.
Sabe-se que a dieta de mulheres grávidas tem papel determinante no desenvolvimento fetal. Os elementos caracterizados no estudo são essenciais para a formação correta do cérebro dos bebês. Evidências científicas vêm demonstrando que sua diminuição ou ausência durante a gestação está relacionada a problemas de memória, e doenças psiquiátricas, como a esquizofrenia. Desse modo, a descrição desses elementos no cérebro humano em desenvolvimento fornece informações importantes sobre as possíveis consequências geradas pela interrupção do equilíbrio químico neural.
De acordo com Stevens Rehen, líder da pesquisa e cientista do Instituto D'Or de Pesquisa e Ensino (IDOR) e Instituto de Ciências Biomédicas da UFRJ, "o estudo ratifica a importância dos minicérebros para o estudo de diferentes aspectos do desenvolvimento cerebral humano".
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O estudo foi realizado no IDOR, em colaboração com pesquisadores do Instituto de Ciências Biomédicas e Instituto de Física da UFRJ, e Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), e financiado pelo BNDES, FINEP, CNPq, FAPERJ, CAPES e LNLS.
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