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.

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.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a revista científica APL Bioengineering (em inglês).

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