Vendo com a luz: Como células nervosas obtidas por engenharia genética podem restringir a doença de Parkinson

Thursday, January 22, 2015 - A terapia com células-tronco para a doença de Parkinson tem mostrado grande promessa em estudos em animais e está mais perto de se tornar uma opção para as pessoas afetadas por esta condição neurológica devastadora. Mas antes que possam avançar a partir de modelos animais para testes em humanos, os pesquisadores precisam aprender mais sobre como funciona a terapia.

No Memorial Sloan Kettering o biólogo de células-tronco Lorenz Studer e seus colegas deram um passo fundamental nesse sentido com o seu mais recente estudo, que fornece uma visão sem precedentes sobre os cérebros dos camundongos tratados com células-tronco modificadas. Usando optogenética - uma ferramenta que controla células por um raio de luz sobre elas - eles foram capazes de decifrar como essas células transplantadas funcionam no cérebro.

"A optogenética teve um enorme impacto na neurobiologia ao longo dos últimos anos, permitindo que os pesquisadores estudem como as partes do cérebro interagem umas com as outras", diz Dr. Studer. "Mas, que eu saiba ninguém mais tem usado esta tecnologia para descobrir como as células atuam recém-enxertadas na função cerebral. Agora nós temos uma maneira de entender como as células realmente funcionam. "

Fabricação de células-tronco
Durante mais de uma década, o laboratório do Dr. Studer tem-se centrado no desenvolvimento de células estaminais embrionárias como um tratamento para a doença de Parkinson, uma doença degenerativa causada pela perda de neurônios no cérebro que produzem o hormônio dopamina. O Dr. Studer e seus colegas criaram métodos para persuadir as células-tronco embrionárias - que têm o potencial de formar qualquer tipo de célula do corpo - a se tornarem neurônios de dopamina, orientando o seu desenvolvimento.

Usando ratos de laboratório com um tipo de doença de Parkinson, os investigadores demonstraram que a transplantar esses neurônios nos cérebros dos ratos alivia os sintomas relacionados com o movimento - tais como agitação e dificuldade de movimentação - que caracterizam a doença.

"Quando colocamos essas células no cérebro de animais com Parkinson, o que leva cerca de quatro ou cinco meses, mas finalmente o animal se recupera de seus déficits de movimento", explica o Dr. Studer. "Isso é emocionante, mas a questão tem sido, como é que as células fazem isto? Será que elas induzem as células de dopamina restantes no cérebro a funcionar melhor? Será que elas executam algum tipo de função de sinalização? Ou será que elas realmente integram-se na rede do animal hospedeiro e começam a agir como uma nova parte do cérebro? Esta técnica permite-nos responder a essas perguntas. "

Usando optogenética para olhar dentro do cérebro
No presente estudo, que foi publicado no início deste mês na revista Nature Biotechnology, a equipe introduziu um interruptor genético nas células-tronco derivadas de neurônios de dopamina, que permitiria aos cientistas transformar o disparo de células nervosas ligado ou desligado à vontade expondo-as a luz. Esta manipulação é a base da Optogenética.

A equipe, incluindo pesquisadores da Universidade de Columbia e da Universidade de Stanford, foi capaz de mostrar que uma vez que os ratos tinham totalmente se recuperado de seus sintomas da doença motora após o transplante, da doença de Parkinson, voltando novamente em poucos minutos, quando os cientistas acendiam uma luz de laser que inativavam as células recém-transplantados. Quando a luz era desligada, os animais ficavam totalmente recuperados, mais uma vez.

"É bastante notável a demonstração de que as células enxertadas precisam ser constantemente ativadas através de disparo neuronal para fornecer o benefício terapêutico para os animais", diz Dr. Studer. "Também mostrou que esta atividade neuronal está associada a um aumento da libertação de dopamina a partir das células enxertadas, indicando que estas células implantadas verdadeiramente integram o cérebro do animal."

Avançando para testes em humanos
"Nosso pensamento no desenvolvimento desta pesquisa foi que, se você estiver indo para o tratamento de pacientes com esses neurônios, você deve primeiro ser capaz de provar exatamente como esses enxertos de nervos trabalham, diz Julius Steinbeck, um pesquisador de pós-doutorado no laboratório do Dr. Studer que era o primeiro autor do estudo.

"Entender como funciona esse tratamento também irá nos ajudar a antecipar possíveis efeitos colaterais antes de passar isso em estudos humanos", acrescenta.

"Ainda há mais para aprender a partir do estudo dessas células implantadas," o Dr. Studer conclui. "Pretendemos continuar a utilizar esta ferramenta para obter mais detalhes sobre como as células enxertadas funcionam." (original em inglês, tradução Google, revisão Hugo) Fonte: Memorial Sloan Kettering.