Cientistas da Duke University-NUS Medical School e instituições colaboradoras criaram um dos mais completos atlas unicelulares do cérebro humano em desenvolvimento. O atlas identifica quase todos os tipos de células, documenta suas assinaturas genéticas e mostra como essas células crescem e interagem umas com as outras. Ele também compara os principais métodos laboratoriais para a geração de neurônios de alta qualidade, avançando nos esforços para desenvolver novos tratamentos para a doença de Parkinson e outras doenças cerebrais.
A doença de Parkinson é a segunda doença neurodegenerativa mais comum em Singapura, afetando aproximadamente 3 em cada 1.000 pessoas com 50 anos ou mais. A doença danifica os neurônios dopaminérgicos do mesencéfalo, que liberam dopamina para regular o movimento e o aprendizado. A restauração desses neurônios pode, em última análise, aliviar sintomas como tremores e dificuldade de movimentação.
Para elucidar como os neurônios dopaminérgicos se formam em um ambiente de laboratório, a equipe criou um método de mapeamento em duas etapas chamado BrainSTEM (mapeamento cerebral de célula única e duas camadas). Trabalhando com parceiros como a Universidade de Sydney, eles analisaram quase 680 mil células do cérebro fetal e desenharam um mapa celular completo.
A segunda projeção, de maior resolução, tem como alvo o mesencéfalo com maior precisão e identifica neurônios dopaminérgicos. Este “mapa de referência abrangente” serve agora como padrão global para avaliar a precisão com que os modelos do mesencéfalo correspondem à biologia humana real.
Hilary Toh, candidata a MD no Programa de Neurociências e Distúrbios Comportamentais da Duke-NUS Medical School e uma das primeiras autoras do artigo, disse:
“Nosso projeto baseado em dados ajuda os cientistas a gerar neurônios dopaminérgicos do mesencéfalo de alto rendimento que refletem fielmente a biologia humana. Enxertos dessa qualidade são essenciais para aumentar a eficácia da terapia celular e minimizar os efeitos colaterais, abrindo caminho para tratamentos alternativos para pacientes com doença de Parkinson.”
Postado em progresso científicoVários métodos usados para cultivar células do mesencéfalo também produzem células indesejadas de outras regiões do cérebro, relata o estudo. Estas descobertas sugerem que tanto os protocolos experimentais como os processos de análise de dados precisam ser melhorados para detectar e eliminar essas populações fora do alvo.
John Ouyang, principal cientista pesquisador do Centro de Biologia Computacional da Duke University-NUS e autor sênior do estudo, disse:
“Ao mapear o cérebro com resolução unicelular, o BrainSTEM nos permite distinguir com precisão até mesmo populações sutis de células fora do alvo. Este rico detalhe celular fornece uma base crítica para modelos baseados em IA que mudarão a maneira como agrupamos pacientes e projetamos tratamentos direcionados para doenças neurodegenerativas.”
Alfred Sun, professor assistente do Programa de Neurociências e Distúrbios Comportamentais da Duke-NUS e autor sênior do artigo, acrescentou:
“BrainSTEM marca um importante passo em frente no campo da modelagem cerebral. Ao fornecer uma abordagem rigorosa e baseada em dados, acelerará o desenvolvimento de terapias celulares confiáveis para a doença de Parkinson. Estamos estabelecendo novos padrões para garantir que a próxima geração de modelos da doença de Parkinson reflita verdadeiramente a biologia humana.”
Os pesquisadores lançarão seu mapa cerebral como uma referência de código aberto e fornecerão o método de mapeamento multicamadas pronto para uso. Como o BrainSTEM pode ser usado para isolar qualquer tipo de célula no cérebro, laboratórios de todo o mundo podem usá-lo para aprofundar insights, agilizar fluxos de trabalho e acelerar descobertas em neurociências.
O professor Patrick Tan, reitor associado sênior de pesquisa da Duke University-NUS, disse:
“Este estudo redefine o padrão de referência: a construção de mapas multicamadas é fundamental para capturar detalhes celulares em sistemas biológicos complexos. Ao revelar como o mesencéfalo humano se desenvolve com tantos detalhes, aceleraremos a pesquisa e as terapias celulares do Parkinson, forneceremos melhores cuidados e traremos esperança às pessoas que vivem com esta doença.”
Este trabalho foi apoiado por programas como o Subsídio de Ignição da Universidade de Sydney-NUS e o Fundo de Pesquisa da Doença de Parkinson Duke-NUS, ambos generosamente doados pela Fundação Ida C. Morris Falk.
Duke-NUS continua a ser líder em investigação e educação médica, empenhada em melhorar o atendimento ao paciente através da inovação científica. A pesquisa avança nos esforços contínuos para compreender os mecanismos cerebrais básicos e desenvolver novas estratégias de tratamento para doenças neurológicas.
