Pesquisadores de Stanford criam camundongos com neurônios humanos para estudar a conectividade cerebral

Pesquisadores da Universidade Stanford desenvolveram um modelo biológico inovador ao criar camundongos cujas estruturas cerebrais são compostas, em grande parte, por neurônios humanos. O estudo, publicado na revista Nature nesta terça-feira (16), visa superar a dificuldade de observar a conectividade neuronal em seres humanos vivos, permitindo a análise de circuitos cerebrais em um organismo ativo.

Metodologia de engenharia genética

Para viabilizar a integração do tecido humano, a equipe utilizou engenharia genética para impedir que os embriões dos camundongos desenvolvessem o hipocampo (responsável pela organização de memórias) e o córtex cerebral (camada externa que controla o raciocínio, a memória e os movimentos). Essa remoção resultou em animais que nasceram com cerca de metade do volume cerebral habitual.

A sobrevivência dos espécimes foi garantida pela preservação das regiões internas do cérebro, que mantêm funções vitais como o equilíbrio e a respiração. No espaço remanescente, foram implantados organoides cerebrais humanos — aglomerados de tecido nervoso produzidos em laboratório a partir de células-tronco de adultos reprogramadas.

Diferente dos organoides cultivados em placas de cultura, a inserção no cérebro vivo proporcionou ao tecido humano acesso a nutrientes, fluxo sanguíneo e estímulos do sistema nervoso, mimetizando as condições de um organismo real.

Desenvolvimento e integração neuronal

Em um período de três meses, o tecido humano apresentou um crescimento expressivo, expandindo-se quase cinco vezes e preenchendo mais de 90% da área que seria ocupada pelo córtex do camundongo. A análise revelou a presença de diversos tipos de neurônios semelhantes aos do desenvolvimento humano, incluindo o neurônio de Von Economo, uma célula rara e difícil de produzir em laboratório, associada a quadros de Alzheimer, autismo e esquizofrenia.

A funcionalidade do tecido foi comprovada por exames que detectaram atividade elétrica organizada. Os neurônios humanos desenvolveram prolongamentos que se integraram ao sistema nervoso do animal, com fibras alcançando inclusive a medula espinhal, confirmando a formação de circuitos nervosos ativos.

Impacto no comportamento e aplicações médicas

Apesar da composição cerebral híbrida, os animais mantiveram a essência comportamental da espécie, realizando atividades como comer, caminhar e explorar o ambiente. Contudo, testes de memória espacial e coordenação motora indicaram um desempenho intermediário entre camundongos saudáveis e aqueles sem córtex, sugerindo que o tecido humano assumiu parte das funções cognitivas do animal.

O modelo também demonstrou utilidade prática no estudo de patologias. Ao simular a paralisia cerebral por meio de privação temporária de oxigênio — condição comum em complicações de parto —, os pesquisadores observaram alterações na locomoção dos camundongos que possuíam o tecido humano.

Essa capacidade de monitorar como lesões afetam células humanas em tempo real abre caminho para a investigação de doenças como epilepsia, deficiência intelectual e demências raras, além de possibilitar a testagem de terapias para a recuperação de neurônios antes que danos permanentes sejam consolidados.