Notícia com publicação científica
Com células-tronco, pesquisadores geram assembloides 3D e mostram como genes da epilepsia afetam diferentes regiões do cérebro
Pesquisadores usaram células-tronco derivadas de pacientes com encefalopatia epiléptica e do desenvolvimento tipo 13 (DEE-13) para modelar como variantes genéticas que causam epilepsia afetam diferentes regiões do cérebro

Kevin Lozano, Laboratório do Dr. Ranmal Samarasinghe, UCLA

Imagem microscópica de organoide hipocampal derivado de células-tronco humanas. Quando o tecido carrega uma variante causadora de epilepsia no gene SCN8A, neurônios inibitórios (em vermelho) são interrompidos e os padrões de atividade das ondas cerebrais hipocampais são alterados

11 de setembro de 2025, 11:42

Fonte

Tiare Dunlap, UCLA

Publicação Original

Universidade da Califórnia em Los Angeles

Áreas

Biologia, Biotecnologia, Engenharia Biológica, Engenharia de Tecidos, Genética, Genômica, Microbiologia, Neurociências, Neurologia, Patologia, Pediatria, Proteômica

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Resumo

Pesquisadores utilizaram células-tronco pluripotentes induzidas derivadas de pacientes com um tipo específico de epilepsia para desenvolver assembloides 3D de duas áreas cerebrais importantes: o córtex e o hipocampo.

Então, depois de validar os modelos desenvolvidos, os pesquisadores puderam observar como a epilepsia se manifesta de modo diferente nas duas áreas cerebrais.

Nos modelos corticais, as variantes do gene SCN8A – relacionado à epilepsia analisada –  tornaram os neurônios hiperativos, mimetizando a atividade convulsiva, enquanto nos modelos hipocampais, as variantes genéticas interromperam os ritmos cerebrais associados ao aprendizado e à memória.

Além das implicações para o tratamento da epilepsia, a técnica de assembloides 3D também pode ser valiosa para o estudo do autismo, da esquizofrenia e da doença de Alzheimer — todas condições nas quais a função hipocampal desempenha um papel crucial.

Foco do Estudo

Usar assembloides 3D para mostrar como um gene relacionado a um tipo específico de epilepsia afeta diferentes regiões do cérebro.

Por que é importante?

Crianças com encefalopatia epiléptica e do desenvolvimento tipo 13 (DEE-13) apresentam convulsões frequentes, bem como atrasos no desenvolvimento, deficiência intelectual e transtorno do espectro autista.

Em casos de epilepsia grave, controlar as convulsões costuma ser apenas o começo dos desafios. Mesmo em casos em que medicamentos potentes conseguem reduzir as convulsões, muitas crianças continuam enfrentando dificuldades de aprendizagem, comportamento e sono, que podem ser igualmente prejudiciais à vida diária.

Estudo

Uma pesquisa com células-tronco, liderada por pesquisadores da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA), ajuda a compreender melhor por que os tratamentos atuais contra a epilepsia frequentemente falham, apontando para efeitos distintos que variantes genéticas causadoras de doenças podem ter em diferentes regiões do cérebro.

O estudo se concentrou na encefalopatia epiléptica e do desenvolvimento tipo 13 (DEE-13), uma condição rara na infância causada por certas variantes no gene SCN8A, que codifica o Nav1.6, um canal de sódio essencial para gerar e transmitir sinais elétricos nos neurônios.

Utilizando células-tronco pluripotentes induzidas derivadas de pacientes, os pesquisadores geraram modelos avançados conhecidos como assembloides 3D de duas áreas cerebrais importantes: o córtex, essencial para o movimento e o pensamento de ordem superior, e o hipocampo, que auxilia no aprendizado e na memória.

Com os assembloides, foi possível observar o que seria equivalente à manifestação da epilepsia nas diferentes regiões cerebrais.

A pesquisa, publicada na revista científica Cell Reports, teve a colaboração de cientistas da Universidade da Califórnia em Davis (UC Davis), Universidade de Michigan, Escola de Medicina da Universidade de Michigan e do VA Ann Arbor Healthcare System, nos EUA, e também da Universidade Húngara Sapientia da Transilvânia, na Romênia.

As convulsões são o que levam as famílias à clínica, mas para muitos pais, as maiores dificuldades diárias são os outros sintomas — problemas de aprendizagem, comportamento e sono. O que descobrimos é que esses problemas cognitivos não são apenas efeitos colaterais das convulsões. Eles provavelmente surgem de perturbações distintas no próprio hipocampo. Compreender essas perturbações hipocampais é o primeiro passo para identificar tratamentos que possam ajudar a lidar com toda a gama de sintomas

Dr. Ranmal Samarasinghe, neurologista clínico da UCLA e coautor sênior do estudo

Resultados

Com os assembloides 3D do córtex e do hipocampo, os pesquisadores revelaram efeitos notavelmente diferentes da doença dependendo da região cerebral.

Nos modelos corticais, as variantes do SCN8A tornaram os neurônios hiperativos, mimetizando a atividade convulsiva. Mas nos modelos hipocampais, as variantes interromperam os ritmos cerebrais associados ao aprendizado e à memória. Essa interrupção resultou de uma perda seletiva de neurônios inibitórios hipocampais específicos,  que regulam a atividade neural.

Para confirmar as descobertas, os pesquisadores compararam registros cerebrais de pessoas com epilepsia com os assembloides hipocampais derivados de células-tronco. Eles observaram regiões do hipocampo dos pacientes propensas a convulsões, bem como regiões não afetadas por convulsões.

Ritmos cerebrais anormais apareceram tanto nos ‘pontos críticos’ de convulsões dos pacientes quanto nos assembloides portadores de variantes do SCN8A. Complementarmente, regiões cerebrais sem convulsões e assembloides sem as variantes apresentaram atividade normal.

As descobertas podem ajudar a explicar por que pacientes com epilepsia frequentemente sofrem com sintomas que vão além das convulsões.

Além de suas implicações para o tratamento da epilepsia, o estudo inova ao ser o primeiro a criar e caracterizar com sucesso padrões de atividade neural em assembloides hipocampais humanos.

Ao demonstrar que o tecido hipocampal derivado de células-tronco pode gerar ritmos cerebrais autênticos, a pesquisa fornece uma nova e poderosa plataforma para a investigação de outras condições que afetam o aprendizado e a memória.

A técnica pode ser valiosa para o estudo do autismo, da esquizofrenia e da doença de Alzheimer — todas condições nas quais a função hipocampal desempenha um papel crucial.

Este é um ponto de partida para uma área de pesquisa totalmente nova. Agora temos um sistema para investigar como diferentes doenças afetam os circuitos de aprendizagem e memória e, no futuro, explorar se terapias experimentais podem melhorar a atividade cerebral nesses modelos.

Dr. Bennett Novitch, professor de Neurobiologia da UCLA e coautor sênior do estudo

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Autores/Pesquisadores Citados

Dr. Ranmal Samarasinghe

Neurologista clínico da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA)

Dr. Bennett Novitch

Professor de Neurobiologia da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA)

Publicação

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a revista científica Cell Reports (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página da Universidade da Califórnia em Los Angeles (em inglês).

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