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Um 'mini-cérebro' 3D de sete meses de idade fotografado com um microscópio confocal para revelar a estrutura de neurônios individuais por toda parte. Crédito: HEPIA
A revelação de detalhes da estrutura interna dos “minicérebros” poderia ajudar a acelerar os estudos de medicamentos e oferecer alternativas a alguns testes em animais.
'Mini-cérebros' são coleções do tamanho de cabeças de alfinetes de vários tipos diferentes de células cerebrais humanas. Eles são usados como uma ferramenta que permite aos cientistas aprender sobre como o cérebro se desenvolve, estudar doenças e testar novos medicamentos. 'Minicérebros' personalizados podem ser cultivados a partir de células-tronco geradas a partir de uma amostra de cabelo ou pele humana e podem esclarecer como a doença cerebral progride em um indivíduo e como essa pessoa pode responder aos medicamentos.
Uma pesquisa publicada hoje por uma equipe de cientistas e engenheiros do HEPIA e do Wyss Center for Bio and Neuroengineering, na revista Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, revelou pela primeira vez a anatomia interna detalhada de 'mini-cérebros'.
“Apesar dos avanços no crescimento de 'minicérebros', tem sido difícil entender em detalhes o que está acontecendo lá dentro – até agora”, disse o professor Adrien Roux do Laboratório de Engenharia de Tecidos, HEPIA, autor sênior do artigo.
“Normalmente, para olhar dentro de um 'minicérebro', cortamos-o em fatias finas e visualizamo-lo numa lâmina ao microscópio. Este é um processo lento que pode danificar a amostra. Agora, pela primeira vez, produzimos imagens 3D de alta resolução de neurônios individuais dentro de 'minicérebros' intactos, revelando sua notável complexidade”, acrescentou o Dr. Subashika Govindan, autor principal do artigo, que realizou o trabalho em HEPIA e agora é bolsista de início de carreira do Wellcome DBT no Indian Institute of Technology Madras (IITM).
A equipe combinou uma nova técnica para rotular neurônios individuais com um método para tornar toda a amostra completamente transparente.
O microscópio lightsheet do Wyss Center. Crédito: Wyss Center
Aproveitando os recursos de microscopia do Wyss Center, a equipe desenvolveu um módulo personalizado de última geração, incluindo um porta-amostras personalizado e detectores de imagem sensíveis, para capturar imagens 3D de 'minicérebros' inteiros e intactos, sem cortá-los. Eles foram então capazes de visualizar e analisar a morfologia 3D de neurônios específicos e sua distribuição anatômica dentro dos “minicérebros”.
Laura Batti, gerente de instalações de microscopia do Wyss Center, disse: “Os 'mini-cérebros' humanos têm uma vida útil de mais de um ano e, com nossa nova capacidade de visualizá-los com mais detalhes, podemos imaginar benefícios como a redução alguns testes em animais.
A nova abordagem também poderia permitir imagens de um grande número de “minicérebros”, tornando-a adequada para triagem de alto rendimento para descoberta de medicamentos ou testes de toxicidade. É reprodutível e econômico e pode potencialmente ajudar a acelerar estudos de medicina personalizada.
Referência: “Geração de massa, rotulagem de neurônios e imagens 3D de minicérebros” por Subashika Govindan, Laura Batti, Samira F. Osterop, Luc Stoppini e Adrien Roux, 7 de janeiro de 2021, Fronteiras em Bioengenharia e Biotecnologia.
DOI: 10.3389/fbioe.2020.582650