Vlad Krasen
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Os neandertais foram extintos há cerca de 40.000 anos, mas graças à ciência de ponta, agora existe um laboratório na Califórnia que possui placas de Petri preenchidas com versões do tamanho de ervilhas dos cérebros dos homens das cavernas.
Por que os pesquisadores estão cultivando e estudando esses minicérebros? A razão, eles dizem, é que esses pequenos nódulos neurais podem revelar por que os neandertais morreram e Homo sapiens passou a conquistar grande parte do planeta.
"Os neandertais são fascinantes porque compartilharam a Terra conosco, e agora há evidências genéticas que realmente criamos com eles", disse o líder do estudo Alysson Muotri, diretor do Programa de Células Tronco da Universidade da Califórnia, San Diego (UCSD). [11 partes do corpo cultivadas no laboratório]
Talvez as diferenças genéticas entre os cérebros humanos e de Neandertal expliquem sua morte e nosso sucesso, disse Muotri. Em outras palavras, é possível que os humanos tenham alcançado grandes avanços tecnológicos porque temos redes neurais sofisticadas, enquanto os Neandertais não.
Muotri apresentou a pesquisa, que ainda não foi publicada em um jornal revisado por pares, em uma conferência da UCSD chamada Imagination and Human Origins em 1 de junho.
Construindo um cérebro
Para investigar, Muotri e seus colegas compararam o genoma dos neandertais (anteriormente extraído de ossos fósseis e sequenciado por outros pesquisadores) com o dos humanos modernos. Dos 200 genes candidatos que mostraram diferenças significativas entre as duas espécies, os pesquisadores decidiram se concentrar em apenas um: um regulador mestre da expressão gênica conhecido como NOVA1.
O NOVA1 é altamente expresso durante o neurodesenvolvimento e tem sido associado a condições neurais, como autismo e esquizofrenia, disse Muotri. O gene NOVA1 é notavelmente semelhante em humanos e neandertais - apenas um único par de bases (ou par de "letras" de DNA) é diferente entre os dois.
Os cientistas já desenvolveram mini-órgãos humanos, conhecidos como organoides, no laboratório. Para desenvolver mini cérebros de Neandertal (que os pesquisadores chamam de Neanderóide), eles usaram a ferramenta de edição de genes conhecida como CRISPR para "Neandertalizar" células-tronco pluripotentes humanas, ou células imaturas que podem se desenvolver em qualquer célula do corpo, disse Muotri..
Então, usando seu protocolo interno, "induzimos as células-tronco a se tornarem um organoide do cérebro", um processo que leva de seis a oito meses, disse Muotri. Agora totalmente crescidos, os neanderóides medem cerca de 0,5 centímetros de tamanho, "então você pode realmente vê-los a olho nu quando estiverem maduros", disse ele..
Os minicérebros não podem crescer porque não são vascularizados, o que significa que não têm suprimento de sangue. Em vez disso, as mini células cerebrais (existem até 400.000 por cérebro) recebem nutrientes por difusão.
"É possível que no futuro possamos desenvolver um organoide maior", disse Muotri. "Estamos trabalhando nisso criando vasos sanguíneos artificiais bioimpressos dentro deles."
Diferenças marcantes
Os cérebros humanos crescidos em laboratório são geralmente redondos, mas os neanderóides não. Em vez disso, os minicérebros do Neandertal tinham estruturas tubulares alongadas que lhes davam um formato de pipoca ", disse Muotri..
Algumas das células Neanderoides também migraram mais rápido da fonte durante o desenvolvimento, o que poderia explicar a formação incomum de pipoca, observou ele. [Imagens 3D: Explorando o cérebro humano]
Além disso, Muotri acrescentou que os neanderóides não tinham tantas conexões sinápticas, ou conexões entre neurônios, e tinham redes neuronais alteradas. Essas características são semelhantes a minicérebros humanos desenvolvidos a partir de pessoas com autismo, disse ele. No entanto, é difícil dizer o que essa semelhança significa, se alguma coisa, ele disse.
"Uma correlação não significa que eles sejam semelhantes", disse Muotri. "Só podemos especular sobre isso nesta fase."
No entanto, a pesquisa ainda está nos estágios iniciais e é importante notar que o projeto tem algumas limitações, disse Svante Pääbo, diretor do Instituto Max Planck de Antropologia Evolutiva em Leipzig, Alemanha, que não esteve envolvido na pesquisa..
"Os organoides estão longe de ser capazes de nos dizer como o cérebro adulto funciona", disse Pääbo à revista Science. Ele e seus colegas também estão trabalhando na fabricação de minicérebros de Neandertal, e o método às vezes pode introduzir mutações indesejadas, disse Pääbo..
Mesmo assim, com experimentos controlados "Estou bastante esperançoso de superar essas dúvidas", disse Pääbo à revista Science, acrescentando que espera comparar os neanderóides com minicérebros criados a partir de células de chimpanzés ou humanas.
Qual é o próximo
A equipe de Muotri agora está enfrentando outro desafio semelhante ao da ficção científica. Eles desenvolveram uma maneira de os robôs medirem os sinais elétricos do cérebro enviados por minicérebros humanos. Ao conectar os robôs com os mini cérebros, eles esperam criar um "ciclo de feedback de aprendizagem" que ajudará o cérebro a direcionar o robô para explorar seus arredores.
"Em última análise, queremos comparar o organoide Neanderthalized [com o robô] para testar sua capacidade de aprender", disse Muotri.
Ao todo, a pesquisa organoide pode revelar quais variantes genéticas são essenciais para o sucesso humano. "Fazendo isso sistematicamente, aprenderemos quais são as alterações genéticas que nos tornaram exclusivamente humanos e por que foram selecionados de forma positiva", disse Muotri.
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