Numa entrevista à revista alemã GEO, o neurocientista brasileiro Alysson Muotri, professor da faculdade de medicina da Universidade da Califórnia em San Diego (EUA) fala sobre sua pesquisa sobre neurodesenvolvimento utilizando organoides cerebrais — comumente chamados de “minicérebros”. A seguir, publicamos uma versão traduzida da entrevista, feita por Nora Saager e Klaus Bachmann.

ENTREVISTA

GEO: Em seu laboratório, os neurônios humanos amadurecem em placas de Petri e se ligam para formar cérebros em miniatura. O quanto esses organoides se assemelham ao nosso complexo órgão humano?

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Alysson Muotri: Ainda existem grandes diferenças. No momento, os organoides crescem em esferas de alguns milímetros de tamanho; em vez de bilhões de células nervosas, eles contêm dois a três milhões de neurônios apenas. Eles também não têm vasos sanguíneos z  vpara suprir as células no centro com oxigênio e nutrientes. É por isso que eles não podem crescer mais. Há muitos tipos diferentes de células no cérebro, os organoides não formam todas as variações. Eles também não desenvolvem as diversas regiões que desempenham diferentes funções no cérebro. E eles não estão conectados a um corpo, então não percebem seu ambiente e não recebem estimulação sensorial.

Fazer experimentos com tecido cerebral humano é um campo delicado. Como você justifica sua pesquisa?

Uma em cada quatro pessoas em todo o mundo desenvolverá uma condição neurológica ao longo de suas vidas. Essas condições podem ocorrer mais tarde na vida, como esquizofrenia ou Alzheimer, ou se manifestar precocemente, como o autismo. Nosso objetivo é usar organoides cerebrais para entender o que está alterado durante o desenvolvimento do cérebro do feto. Somente agora que aprendemos a reproduzir os primeiros estágios do desenvolvimento neuronal em laboratório é que temos acesso a esses processos.

Como essas descobertas ajudam as pessoas com essas condições de saúde?

Podemos usar organoides cerebrais para testar novas drogas em potencial. Testes com tecido humano fornecem resultados mais conclusivos do que aqueles com animais. Mas há outra perspectiva empolgante: algumas doenças são causadas por mutações em um único gene. Se substituirmos ou restaurarmos esse gene, podemos reverter completamente o desenvolvimento alterado e suas consequências. Acabamos de demonstrar que isso funciona em princípio com a síndrome de Pitt-Hopkins. Uma em cerca de 40.000 crianças sofre desta síndrome. Os afetados são severamente afetados. Alguns não podem andar nem falar.

Você já tratou uma criança diagnosticada?

Ainda não, mas pretendemos. Desenvolvemos organoides cerebrais de células de crianças com essas condições de saúde. Em alguns deles, consertamos o gene mutado. Tanto a estrutura dos organoides quanto sua função normalizaram, em comparação com os organoides não tratados. Isso foi uma grande surpresa. Muitos pesquisadores da neurociência diriam: esses defeitos não podem ser reversíveis. Mas mostramos que é possível. O cérebro humano é muito mais plástico do que jamais imaginamos.

Você quer tentar a terapia genética no cérebro humano?

Sim, nosso trabalho com organoides derivados de pacientes mostra que funciona, em princípio. O desafio agora é avançar de pequenas quantidades de tecido para o grande cérebro humano. Em nosso estudo com Pitt-Hopkins, entregamos uma versão funcional do gene em neurônios usando vírus inofensivos. Isso nos permitiu reparar as alterações moleculares em provavelmente 10% das células. Mas isso foi o suficiente para permitir que o cérebro se desenvolvesse normalmente. Isso é empolgante porque significa que você não precisa atingir todos os 86 bilhões de neurônios em nosso cérebro, talvez até um por cento seja o suficiente.

Querer modificar geneticamente o cérebro humano alimenta o medo em muitas pessoas e levanta a questão de saber se é eticamente permitido. Você acha que um comitê de ética aprovará o tratamento?

Algumas das doenças são tão graves que as crianças morrerão se nada for feito. Acho que um comitê de ética, mas também a sociedade em geral, dirão: se há evidências científicas sólidas de que isso pode funcionar e ajudar essas pessoas a terem uma vida mais saudável, devemos tentar fazê-lo.

Os diagnosticados concordam?

A maioria deles não consegue nem falar. As famílias com quem conversamos são muito solidárias. Frequentemente, eles não têm nenhuma esperança. E nem estamos prometendo uma cura. Qualquer coisa que melhore a situação, por exemplo, evitando convulsões ou facilitando a respiração do paciente, seria de grande ajuda para eles.

Em um de seus estudos, você mediu impulsos elétricos espontâneos em minicérebros. Os padrões dessas oscilações se assemelhavam às ondas cerebrais de bebês prematuros. Os organoides têm consciência?

Acho que ainda não desenvolveram totalmente uma consciência como a nossa. Eles podem ter algum nível de consciência diferente do que a maioria dos humanos experimenta. Não podemos descartar a possibilidade de que em algum momento eles apresentem características que consideramos indícios de consciência em humanos. Assim, juntamente com neurobiólogos, filósofos da mente, especialistas em ética e médicos, desenvolvemos um esquema para determinar se um organóide exibe um certo nível de consciência. Para isso, deve atender a alguns critérios. Neuro-oscilações são uma característica. Podemos fazer certos testes para reunir mais pistas.

Isso você terá que explicar.

Um exemplo é o teste Zap-and-Zip. É usado por pesquisadores que querem entender a consciência. Você envia um pulso magnético, um zap, para o cérebro de seres humanos e mede as ondas cerebrais reverberantes resultantes. Um algoritmo reduz essas leituras a um único número, um coeficiente de impacto — ele as compacta ou “zipa”. Quanto mais complexa a resposta do cérebro ao pulso, maior o número. Varia dependendo se a pessoa está acordada ou dormindo, anestesiada ou em coma. O nível de consciência pode ser derivado desse valor. A consciência não é uma questão de estar presente ou não, é um continuum. 

Que resultados produziu o teste Zap-and-Zip em organoides?

Ainda não fizemos isso. Existem algumas limitações técnicas que estamos tentando superar primeiro, por exemplo, como “zapear” uma estrutura tão minúscula. Não há ferramentas para fazer isso, estamos desenvolvendo as nossas.

Também estamos trabalhando com um teste mais simples. Expomos os organoides a vários anestésicos e vemos se as oscilações desaparecem. Estes são experimentos em andamento. Nada disso é prova de consciência, mas nos permite reunir pistas.

Um grupo de pesquisa desenvolveu organoides com estruturas semelhantes a olhos. Quando a luz atinge esses órgãos visuais primitivos, as células nervosas do minicérebro disparam. Isso significa que ele recebe e processa sinais do ambiente. Certamente esse é outro passo em direção à consciência potencial.

Também trabalhamos com estimulação sensorial. No início, usamos impulsos elétricos. Afinal, os sinais elétricos são a linguagem natural dos neurônios. Usar pulsos únicos de eletricidade funcionou bem. Mas a estimulação crônica queimou os organoides. O método não era gentil o suficiente. Agora usamos optogenética: incorporamos informações genéticas que permitem produzir proteínas estranhas às células humanas. Essas proteínas fazem com que os neurônios disparem em resposta à luz. Assim, podemos estimular as células apenas acendendo uma luz azul. Acho que eles gostam disso. Porque nosso cérebro é peculiar assim: ele está constantemente em busca de estímulos.

No formulário de consentimento que as pessoas precisam assinar quando doam tecidos para sua pesquisa, você aponta que os organoides podem desenvolver a consciência.

É por isso que algumas pessoas agora se recusam a fornecer suas células. Eles ficam desconfortáveis com a ideia ou citam preocupações religiosas.

Dadas as questões sobre riscos médicos e permissibilidade ética, precisamos de discussão pública e diretrizes para trabalhar com minicérebros?

Nós fazemos isso. Até o momento, não há regras específicas para cientistas e pesquisadores como eu, que trabalham com essa tecnologia. Mas há uma diferença entre fazer pesquisas com organoides do pâncreas ou do coração e fazer pesquisas com organoides do cérebro. O cérebro contém nossa mente, nossa individualidade. Precisamos de um foco mais forte sobre isso em nossas discussões.

Se os minicérebros alcançam algum tipo de consciência, então nossas ações em relação a eles devem levar em consideração questões morais. Mas que status eles terão? O de um recém-nascido? Ou de um rato? Precisamos chegar a um acordo sobre as regras de como proceder com a pesquisa.

(Nota do editor da GEO: Na Alemanha, um grupo de trabalho da Academia Nacional de Ciências Leopoldina está investigando questões éticas relacionadas aos organoides cerebrais).

Se não podemos ter certeza se os organoides têm consciência, não seria sensato proceder de acordo com o princípio da precaução, tratando-os como tal?

Isso iria contra as evidências científicas e você corre o risco de inibir o desenvolvimento científico que poderia ajudar milhões de pessoas.

Existe um ponto no desenvolvimento de um organóide cerebral além do qual não devemos ir, qual é esse ponto em que devemos parar de explorar?

Não há razão para parar, embora, do meu ponto de vista, seja inevitável que os organoides alcancem alguma forma de consciência à medida que melhoramos os métodos para cultivá-los.

Por quanto tempo você consegue manter os organoides vivos?

Cultivamos alguns deles por até três anos. Após cerca de um ano, eles atingem um platô em seu desenvolvimento: a atividade elétrica não se torna mais complexa e nenhum novo neurônio é formado. Ainda assim, provavelmente poderíamos mantê-los vivos por muitos anos, exatamente como os neurônios em nossos cérebros: nascemos com eles e eles morrem conosco.

E o que acontece com os minicérebros quando não são mais necessários?

Nós os “tratamos” com formaldeído, que interrompe todos os processos bioquímicos nas células. Então nós os descartamos. Se descobríssemos que os organoides têm alguma forma de consciência, provavelmente teríamos que mudar isso. Teríamos que anestesiá-los antes de destruí-los.

Em um experimento, você substituiu a variante moderna de um gene envolvido no desenvolvimento do cérebro pela versão neandertal em células-tronco. Em seguida, você cultivou organoides a partir dessas células-tronco geneticamente alteradas. O que podemos aprender com isso?

Queremos saber por que o cérebro humano é diferente do cérebro de outras espécies. O objetivo é ter um catálogo de genes ou mutações genéticas que são essenciais para o nosso funcionamento cerebral. Começamos trabalhando com o gene NOVA1. A variante carregada pelos humanos modernos difere daquela de nossos parentes arcaicos, neandertal e denisovano, em uma região importante do gene. O fato de o gene em sua forma atual estar presente em quase todos os humanos modernos mostra que ele nos deu uma vantagem evolutiva em comparação com outras espécies do gênero Homo.

Mas essas vantagens evolutivas têm uma compensação. Já se sabe há algum tempo que o NOVA 1 desempenha um papel no desenvolvimento do autismo e da esquizofrenia.

Conseguimos mostrar que os organoides com a variante do gene arcaico evoluíram de maneira diferente. Eles amadurecem mais rapidamente e os neurônios se conectam de maneira diferente. Algumas das alterações se assemelhavam fortemente às dos organoides que desenvolvemos a partir de células de pessoas autistas, embora ainda não saibamos exatamente o que isso significa

Mas está ficando cada vez mais claro que os neandertais são cognitivamente muito semelhantes a nós.

Eu discordo um pouco. No começo, as pessoas viam os neandertais como habitantes de cavernas sem graça. Agora que sabemos mais, muitos acreditam que se encaixam no espectro normal do pensamento e comportamento humano. Na minha opinião, isso é ir longe demais. Não há evidências arqueológicas de que os neandertais estivessem construindo computadores ou tentando ir à lua. A verdade está em algum lugar entre as duas interpretações.

Supondo que a pesquisa pudesse rastrear as causas de todas as alterações neuronais e tratá-las, muita neurodiversidade seria perdida. E isso faz parte do ser humano. Pessoas autistas, por exemplo, geralmente têm sua própria perspectiva; eles podem nem querer ser tratados.

O autismo é um bom exemplo. Eu trabalho com muitas famílias que vivem com autismo. Algumas pessoas afetadas pelo autismo administram a vida perfeitamente. Eles vão para a escola, podem ter problemas de socialização, mas estão se esforçando. Eles querem ser respeitados e fazer parte da sociedade. Eles até veem o autismo como seu “superpoder”, uma vantagem. Mas na outra ponta do espectro, as coisas não são assim, há crianças como meu filho, que tem 100 convulsões por dia, que não fala, que mal consegue se mexer. São para eles que trabalho. São eles que precisamos ajudar a contribuir para a neurodiversidade. Claro, há uma área cinzenta. Temos que ouvir as famílias, a pessoa afetada e os médicos para decidir o que fazer. Cada caso merece atenção personalizada.

Você concordaria em tratar seu filho com uma terapia genética do tipo que você imagina para Pitt-Hopkins?

Absolutamente sim. Quero dar a ele a oportunidade de explorar a vida como a maioria de nós. Ser capaz de comunicar seus sentimentos, adicionar sua perspectiva ao mundo, encontrar o amor e ser amado.

Se em algum momento no futuro eu fornecer a você uma das células da minha pele, você será capaz de transformá-la em um minicérebro com o qual eu possa me comunicar?

Acho que seremos capazes de fazer isso. Mas não será o seu cérebro. Faltarão as experiências que formaram a sua personalidade. O organóide tem vontade própria.

CONTEÚDO EXTRA

• Link da entrevista original, na revista GEO, em alemão: Medizinethik: Mini-Gehirne aus dem Labor, um Krankheiten zu heilen – [GEO]