Notícia com publicação científica
Pesquisadores identificam base neural da esquizofrenia e do transtorno bipolar
Inteligência artificial ajudou a classificar a atividade elétrica de células de organoides cerebrais para identificar padrões de disparo neural

viktorov.pro via Shutterstock

25 de setembro de 2025, 14:43

Fonte

Roberto Molar Candanosa, Universidade Johns Hopkins

Publicação Original

Universidade Johns Hopkins

Áreas

Bioengenharia, Biologia, Biotecnologia, Ciência de Dados, Computação, Engenharia Biológica, Engenharia Biomédica, Engenharia de Tecidos, Epidemiologia, Microbiologia, Neurociências, Neurologia, Psiquiatria

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Resumo

Usando organoides cerebrais cultivados em laboratório e algoritmos de aprendizado de máquina que classificam a atividade elétrica das células, pesquisadores revelaram pela primeira vez como os neurônios podem falhar devido à esquizofrenia e ao transtorno bipolar.

Considerando a atividade cerebral dos organoides como biomarcadores da esquizofrenia e do transtorno bipolar, a equipe de pesquisa conseguiu identificar quais organoides eram provenientes de pacientes com essas condições com uma precisão de 83%.

Apesar de ter envolvido apenas 12 pacientes, os resultados da pesquisa mostram o potencial dos organoides como importante campo de testes para terapias medicamentosas psiquiátricas.

Foco do Estudo

Estudar em laboratório, em minicérebros desenvolvidos com células-tronco de pacientes, atividades cerebrais específicas de pacientes com esquizofrenia e transtorno bipolar.

Estudo

Organoides cerebrais cultivados em laboratório revelaram pela primeira vez a maneira singular como os neurônios podem falhar devido à esquizofrenia e ao transtorno bipolar, doenças psiquiátricas que afetam milhões de pessoas em todo o mundo, mas são difíceis de diagnosticar devido à falta de compreensão de sua base molecular.

As descobertas poderiam ajudar os médicos a reduzir o erro humano ao abordar esses e outros transtornos de saúde mental que atualmente só podem ser diagnosticados com julgamento clínico e tratados com abordagens medicamentosas de tentativa e erro.

O estudo foi liderado pela Dra. Annie Kathuria, engenheira biomédica e pesquisadora da Universidade Johns Hopkins, nos EUA. Sua equipe de pesquisa projetou os organoides – versões simplificadas de um órgão real – convertendo células sanguíneas e da pele de pacientes esquizofrênicos, bipolares e saudáveis ​​em células-tronco com a capacidade de produzir vários tipos de tecido semelhante a um órgão.

Utilizando novos algoritmos de aprendizado de máquina que classificam a atividade elétrica das células do minicérebro, os pesquisadores identificaram padrões de disparo neural associados a condições saudáveis ​​e não saudáveis.

O estudo foi publicado na revista científica APL Bioengineering.

Esquizofrenia e transtorno bipolar são muito difíceis de diagnosticar porque nenhuma parte específica do cérebro é ativada. Nenhuma enzima específica é ativada como no Parkinson, outra doença neurológica que os médicos podem diagnosticar e tratar com base nos níveis de dopamina, mesmo que ainda não haja uma cura definitiva. Nossa esperança é que no futuro possamos não apenas confirmar se um paciente é esquizofrênico ou bipolar a partir de organoides cerebrais, mas também começar a testar medicamentos nos organoides para descobrir quais concentrações de medicamentos podem ajudá-los a atingir um estado saudável

Dra. Annie Kathuria, pesquisadora da Universidade Johns Hopkins e líder do estudo

Resultados

Características distintas da atividade cerebral dos organoides serviram como biomarcadores de esquizofrenia e transtorno bipolar, ajudando a equipe a identificar quais organoides eram provenientes de pacientes com essas condições com uma precisão de 83%.

Esse número aumentou para 92% depois que o tecido cerebral recebeu choques elétricos sutis, destinados a revelar mais dos impulsos neuroelétricos normalmente necessários para a atividade cerebral.

Os padrões recém-descobertos envolvem um comportamento eletrofisiológico complexo, exclusivo de pacientes esquizofrênicos e bipolares, com picos de disparos neurais e alterações em intervalos diferentes ocorrendo simultaneamente em diferentes parâmetros, o que cria uma assinatura distinta para ambos os transtornos mentais.

“Pelo menos molecularmente, podemos verificar o que dá errado (…) e distinguir entre organoides de uma pessoa saudável, de um paciente com esquizofrenia ou de um paciente bipolar com base nessas assinaturas eletrofisiológicas”, explicou a pesquisadora.

Com cerca de três milímetros de diâmetro, os organoides contêm vários tipos de células neurais encontradas no córtex pré-frontal do cérebro, conhecido por suas funções cognitivas superiores. Eles também contêm mielina, material celular que envolve os nervos como um isolante em fios elétricos para melhorar a rede de sinais necessária para a comunicação do cérebro com o resto do corpo.

A pesquisa envolveu apenas 12 pacientes, mas os resultados provavelmente terão aplicação clínica real, destacou a Dra. Annie Kathuria, pois podem ser o início de um importante campo de testes para terapias medicamentosas psiquiátricas.

A equipe está atualmente trabalhando com neurocirurgiões, psiquiatras e outros neurocientistas da Escola de Medicina da Universidade John Hopkins para coletar amostras de sangue de pacientes psiquiátricos e testar como diferentes concentrações de medicamentos podem influenciar seus resultados.

A clozapina é o medicamento mais comumente prescrito para esquizofrenia, mas cerca de 40% dos pacientes são resistentes a ela. Com nossos organoides, talvez não precisemos passar pelo período de tentativa e erro. Talvez possamos administrar o medicamento certo antes disso

Dra. Annie Kathuria, pesquisadora da Universidade Johns Hopkins e líder do estudo

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Autores/Pesquisadores Citados

Dra. Annie Kathuria

Pesquisadora da Universidade Johns Hopkins

Publicação

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a revista científica APL Bioengineering (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página da Universidade Johns Hopkins (em inglês).

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