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Cientistas de Dresden, na Alemanha, conseguiram finalmente imitar os mecanismos da doença de Alzheimer através de um modelo inédito baseado em células-tronco que reproduz características do tecido cerebral humano. A ferramenta experimental pode ser utilizada para estudar mecanismos de patologia e ajudar a encontrar novas abordagens, segundo os pesquisadores. Os resultados, publicados na revista Developmental Cell, indicam que a modulação do sistema imune pode engatilhar um processo de reparação neuronal e então possibilitar ajuda ao cérebro para cooperar a combater a doença. O estudo envolveu o German Center for Neurodegenerative Diseases (DZNE), o Leibniz Institute of Polymer Research Dresden (IPF), o Center for Regenerative Therapies Dresden no TU Dresden (CRTD), dentre outras instituições da Alemanha e no exterior.
Usando esse novo modelo de doença, os pesquisadores descobriram uma abordagem para instruir as células-tronco a produzir neurônios, o que desencadeou processos de reparação. Os especialistas chamam esse fenômeno de “regeneração neuronal”.

“As células-tronco neuronais são as progenitoras dos neurônios. Elas existem naturalmente no cérebro e assim constituem um reservatório de novos neurônios. Entretanto, na doença de Alzheimer, as células-tronco neuronais perdem esta habilidade e então não podem mais substituir os neurônios que foram perdidos pela doença”, explica Dr. Caghan Kizil, chefe do atual estudo e líder do grupo de pesquisa no DZNE e CRTD. “Nosso resultado sugere que a modulação do sistema imune pode destravar o potencial das células-tronco neuronais de “fabricarem” novos neurônios. Essas células promovem a regeneração e poderiam possibilitar ajuda ao cérebro para combater a doença. Isso aponta para uma potencial abordagem terapêutica, o que pretendemos explorar futuramente. Se vai funcionar em humanos ainda não podemos dizer. No presente, isso é ainda fundamental para a pesquisa”.

Redes tridimensionais

O novo modelo de doença é baseado em células-tronco humanas que são incorporadas em um hidrogel de polímeros. Esse biomaterial suave e transparente consiste em heparina glicosaminoglicana, o polímero sintético polietilenoglicol e várias unidades de peptídeos funcionais. As culturas celulares são então cultivadas em pequenos poços de cultura com menos de um milímetro de volume. “O sistema de polímero sintonizável permite a combinação de sinais moleculares e físicos que direcionam as células a gerar uma rede tridimensional que faz lembrar as redes neuronais do cérebro humano”, enfatiza Carsten Werner, diretor do programa de biomateriais do IPF e professor da Biofunctional Polymer Materials no CRTD. Ele aponta que o setup atual pode ser futuramente miniaturizado: “O tamanho do ambiente de cultura é dificilmente relevante. A princípio, nós poderíamos trabalhar com volumes consideravelmente menores”.
“Outros modelos de células-tronco baseados em doenças humanas já existem. Entretanto, eles não estão apropriados para abordar questões da nossa pesquisa em regeneração neuronal”, explica Kizil. “Nós estamos confiantes que nosso sistema é sem precedente em vários aspectos, como a habilidade das células-tronco em se comportarem de uma forma similar que elas se comportam no cérebro”. Assim, Kizil vê várias aplicações: “Por causa destas propriedades, nosso modelo pode ser utilizado não só no processo de estudo de doença. Eu também vejo uso na indústria farmacêutica. Aqui, isso poderia ser aplicado no início da fase de desenvolvimento de remédios/drogas para o teste de componentes químicos”

Replicação de atributos patológicos

Quando as células que cresceram de acordo com o método de cultura foram expostas às placas beta amiloides, que são as proteínas envolvidas na doença de Alzheimer, característica patológicas típica da doença foram desenvolvidas. Isso inclui os agregados beta amiloides: as notórias “placas”. Mais além, os pesquisadores observaram depósitos da proteína Tau entre os neurônios, outra marca da doença de Alzheimer. Além disso, eles encontraram um dano neuronal massivo. Ainda assim, a aplicação da molécula do sistema imune “interleucina-4” induziu as células-tronco neurais a produzirem novos neurônios. Isso atenua o efeito danoso desencadeado pelas placas beta amiloides.

Base para novas terapias?

“No cérebro humano, as respostas imunes possuem diversos efeitos – tanto danosos quanto benéficos. Entretanto, nossos resultados sugerem que modulando estes mecanismos, nós poderíamos combater a doença de Alzheimer”, diz Kizil. “Interessantemente, além de mostrar os efeitos benéficos da Interleucina-4, nossos dados também indicam que esse benefício é relacionado com a regulação de um produto metabólico chamado ácido quinurénico. Isso é significante, pois os níveis de ácido quinurénico são conhecidos por estarem elevados em pacientes com Alzheimer. Além disso, nosso modelo oferece provas sobre como diferentes caminhos são relevantes para a interação com o Alzheimer. Resumindo, nosso modelo pode ajudar a abrir caminho para novas terapias baseado nas regenerações neuronais”.

REFERÊNCIAS:

Texto traduzido do site News Medical Life Sciences

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