Cientistas da Duke-NUS Medical School e de instituições parceiras montaram o mapa unicelular mais completo do cérebro humano em desenvolvimento. O atlas identifica quase todos os tipos de células, regista a sua assinatura genética e mostra como estas células crescem e comunicam. Ele se compara aos principais métodos laboratoriais para geração de neurônios de alta qualidade, avançando nos esforços para desenvolver novas terapias para a doença de Parkinson e outras doenças cerebrais.
A doença de Parkinson é a segunda doença neurodegenerativa mais comum em Singapura, afetando cerca de três em cada 1.000 pessoas com 50 anos ou mais. O distúrbio danifica os neurônios dopaminérgicos no mesencéfalo, que liberam dopamina para controlar o movimento e o aprendizado. A restauração desses neurônios pode eventualmente aliviar sintomas como tremores e dificuldade de mobilidade.
Para esclarecer como os neurônios dopaminérgicos se formam em laboratório, a equipe desenvolveu um método de mapeamento em duas etapas chamado tronco cerebral (mapeamento de célula única do cérebro para lágrima). Em colaboração com parceiros, incluindo a Universidade de Sydney, eles traçaram o perfil de cerca de 680.000 células do cérebro fetal para traçar o panorama celular completo.
Uma segunda projeção de maior resolução atinge o mesencéfalo com precisão adicional e identifica neurônios dopaminérgicos. Este “mapa de referência abrangente” agora serve como um padrão global para avaliar a precisão com que os modelos do mesencéfalo correspondem à biologia humana real.
Hilary To, candidata a MD-PhD 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 criar neurônios dopaminérgicos do mesencéfalo de alto rendimento que refletem fielmente a biologia humana. Esses enxertos de qualidade são essenciais para aumentar a eficácia da terapia celular e reduzir os efeitos colaterais, abrindo caminho para terapias alternativas para pessoas que vivem com a doença de Parkinson.”
Publicado em A ciência avançaEstudos relatam que vários métodos usados para cultivar células do mesencéfalo também produzem células indesejadas originárias de outras áreas do cérebro. Estes resultados indicam que tanto os protocolos experimentais como os pipelines de análise de dados requerem refinamento para identificar e remover essas populações fora do alvo.
John Wang, principal cientista pesquisador do Centro Duke-NUS de Biologia Computacional e autor sênior do estudo, disse:
“Ao mapear o cérebro com resolução unicelular, o BrainSTEM nos dá a precisão para distinguir até mesmo populações sutis de células fora do alvo. Este rico detalhe celular fornece uma base importante para modelos baseados em IA que mudarão a forma como agrupamos pacientes e projetamos terapias direcionadas para doenças neurodegenerativas.”
Alfred Sun, professor assistente do Programa de Neurociências e Distúrbios Comportamentais da Duke-NUS, que também é autor sênior do artigo, acrescentou:
“BrainSTEM marca um avanço significativo na 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 um novo padrão para que a próxima geração de modelos de Parkinson reflita verdadeiramente a biologia humana.”
Os pesquisadores publicarão seus atlas cerebrais como referências de código aberto e fornecerão métodos de mapeamento multinível como um pacote pronto para uso. Como o BrainSTEM pode ser aplicado para dissecar qualquer tipo de célula cerebral, laboratórios em todo o mundo podem usá-lo para aprofundar insights, agilizar fluxos de trabalho e acelerar descobertas em neurociências.
O professor Patrick Tan, vice-reitor sênior de pesquisa da Duke-NUS disse:
“Este estudo redefine o padrão de referência – estabelecendo o mapeamento multinível como essencial para capturar detalhes celulares em sistemas biológicos complexos. Ao revelar como o mesencéfalo humano se desenvolve com tantos detalhes, aceleraremos a pesquisa e a terapia celular do Parkinson, forneceremos melhores cuidados e ofereceremos esperança às pessoas com a doença.”
Esta obra A Ida c. recebeu apoio de programas como o USyd-NUS Ignition Grant e o Duke-NUS Parkinson’s Research Fund por meio de uma generosa doação da Fundação Maurice Falk.
Duke-NUS é líder em pesquisa e educação médica, comprometida em melhorar o atendimento ao paciente por meio da inovação científica. A pesquisa avança os esforços contínuos para compreender os mecanismos cerebrais básicos e desenvolver novas estratégias terapêuticas para condições neurológicas.
