Pesquisadores da Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD), entre eles o brasileiro Alysson Muotri, anunciaram nesta quarta-feira (20) um avanço que pode mudar os rumos da pesquisa sobre doenças neurodegenerativas. Pela primeira vez, minicérebros humanos cultivados em laboratório amadureceram de maneira acelerada graças ao uso do grafeno, um material ultrafino feito de carbono. O trabalho foi publicado na revista Nature Communications.
Esses organoides, versões em miniatura do cérebro humano criadas a partir de células-tronco, são ferramentas fundamentais para a ciência, já que o cérebro real é de difícil acesso: se forma ainda no útero e, depois, permanece protegido pelo crânio. O problema é que eles costumam se desenvolver lentamente, o que atrasa estudos sobre enfermidades ligadas ao envelhecimento, como o Alzheimer.
Para contornar essa limitação, a equipe apostou no grafeno como uma espécie de ponte de estímulo. O material permitiu acelerar a maturação dos organoides sem alterar o DNA e sem danificar os neurônios, como ocorre em técnicas baseadas em choques elétricos. Segundo os cientistas, o processo funcionou como um “empurrãozinho”, fazendo com que os neurônios formassem conexões mais rápido.
“O grafeno responde à luz, então a gente usa essa luz para estimular os neurônios. Diferente de outras técnicas, conseguimos fazer isso de forma crônica, por dias, semanas e até meses”, explicou Muotri ao g1. “Foi assim que percebemos que, com essa estimulação, as redes neurais amadurecem muito mais rápido e de um jeito muito mais próximo do que acontece no cérebro humano.”
Avanço no estudo do Alzheimer
Os pesquisadores também aplicaram a técnica em organoides derivados de células de pacientes com Alzheimer. Com isso, foi possível observar os efeitos da doença em menos tempo, já que as estruturas envelheceram mais rapidamente em laboratório.
“Com o uso do grafeno, conseguimos estimular os neurônios a formarem conexões e amadurecerem mais rapidamente, sem alterar o código genético”, disse em comunicado a pesquisadora Elena Molokanova, primeira autora do estudo. “É como dar um empurrãozinho para que cresçam mais depressa, algo essencial para estudar, em laboratório, doenças ligadas ao envelhecimento.”
De acordo com Muotri, essa aceleração é essencial para compreender como o Alzheimer progride nas células humanas e também para testar medicamentos em fase inicial. Ele destaca ainda que, até hoje, os organoides eram mais úteis para pesquisas sobre fases iniciais do desenvolvimento cerebral, como no caso do autismo. Agora, o grafeno abre caminho para explorar também doenças relacionadas ao envelhecimento.
Comunicação com robôs
Em uma segunda etapa, a equipe conectou os minicérebros a um robô simples, equipado com sensores. O sistema operava em circuito fechado: ao receber estímulos, os organoides geravam sinais elétricos, transmitidos para a máquina. Em resposta, o robô se movia em um percurso com obstáculos.
Esse experimento comprovou que a estimulação crônica era possível e mostrou que os organoides conseguiam aprender tarefas básicas. No teste, após treinamento, o robô passou a desviar dos obstáculos com 100% de sucesso, em um processo comparado ao aprendizado de um bebê que começa a evitar bater nos móveis.
“Ainda estamos longe de falar em consciência ou algo parecido, mas já é um primeiro passo para entender como integrar circuitos biológicos a dispositivos tecnológicos”, disse Muotri. Segundo ele, a novidade abre espaço para imaginar futuros sistemas neuro-biohíbridos, nos quais tecidos vivos se comunicam diretamente com máquinas.
Limitações e próximos passos
Apesar do entusiasmo, os cientistas ressaltam que os organoides ainda estão longe de reproduzir a complexidade de um cérebro humano completo. A conexão com o robô também foi bastante rudimentar, servindo apenas como prova de conceito.
Os próximos passos incluem aprimorar o uso do grafeno, aplicar a técnica em outras doenças neurológicas, como Parkinson e epilepsia, e explorar como esses organoides podem interagir com sistemas computacionais mais sofisticados.
“O mais interessante é que começamos a ver a capacidade dos organoides de armazenar memórias e resgatar essas informações quando necessário. Isso abre a possibilidade de treinar esses minicérebros para realizar tarefas e lembrá-las até anos depois”, acrescenta Muotri.
