Estudo revela que o cérebro humano é formado por duas origens celulares distintas

Um estudo publicado nesta sexta-feira (18) na revista Nature Neuroscience desafia uma das premissas mais consolidadas da neurociência: o cérebro humano não se origina de uma única linhagem celular, mas de duas populações distintas de células progenitoras que evoluíram de forma independente ao longo de centenas de milhões de anos.

A pesquisa foi conduzida por cientistas da Universidade Stanford, nos Estados Unidos, e concentrou-se nos estágios iniciais da formação do embrião, período conhecido como gastrulação, quando grupos de células começam a assumir funções específicas no organismo.

Os pesquisadores identificaram, em embriões de camundongos, dois tipos de células com origens moleculares distintas. Um grupo expressava o gene Otx2 e estava destinado a formar o prosencéfalo e o mesencéfalo — regiões ligadas a funções como raciocínio, linguagem, consciência, controle de movimentos e respostas a estímulos. O outro grupo expressava o gene Gbx2 e dava origem ao rombencéfalo, estrutura responsável por funções automáticas essenciais à sobrevivência, como respiração, sono, alimentação e batimentos cardíacos.

O ponto central da descoberta é que essas duas populações de células nunca se misturavam. Desde os estágios mais precoces do desenvolvimento embrionário, elas seguiam trajetórias paralelas e independentes, com configurações moleculares diferentes na cromatina — estrutura que organiza o DNA e determina quais genes podem ser ativados.

"Nossa pesquisa sugere que a evolução pegou dois sistemas neurais preexistentes e os uniu espacialmente", afirmou Kyle Loh, autor correspondente do estudo. "Ter o cérebro como um único órgão provavelmente seria mais eficiente, mas dependemos dessa forma primordial de formar o cérebro como duas partes separadas."

Padrão encontrado em outras espécies

Para verificar se essa divisão seria um traço evolutivo antigo, a equipe analisou embriões de galinhas, peixes-zebra e vermes-bolota. Em todos os casos, o mesmo padrão de formação do sistema nervoso a partir de duas populações celulares distintas foi identificado.

A semelhança entre espécies tão diferentes sugere que essa característica pode remontar a pelo menos 550 milhões de anos. Os pesquisadores também observaram as águas-vivas, animais que divergiram da linhagem humana há entre 600 milhões e 700 milhões de anos e que possuem dois sistemas nervosos localizados em regiões separadas do corpo.

Dificuldade histórica explicada

A descoberta também esclarece por que pesquisadores enfrentaram, durante décadas, dificuldades para produzir neurônios do rombencéfalo em laboratório.

"Tentativas anteriores de criar neurônios no rombencéfalo provavelmente tentaram induzir progenitores do prosencéfalo e do mesencéfalo a se transformarem em células do rombencéfalo, o que nosso estudo mostra ser impossível", explicou Rayyan Jokhai, autor do trabalho, em comunicado.

Com base no novo conhecimento sobre as duas linhagens embrionárias, os pesquisadores utilizaram células-tronco pluripotentes humanas e conseguiram, pela primeira vez, produzir neurônios motores funcionais do rombencéfalo. As células apresentaram atividade elétrica característica de neurônios e produziram proteínas associadas ao controle dos músculos faciais e da deglutição.

Possíveis impactos para doenças neurológicas

O avanço abre caminho para o estudo de doenças que afetam os neurônios motores do rombencéfalo, como a esclerose lateral amiotrófica (ELA) e a atrofia muscular espinhal (AME).

A AME é uma doença genética grave e está entre as principais causas genéticas de morte em crianças com menos de um ano. A ELA, por sua vez, é uma doença neurodegenerativa geralmente diagnosticada entre os 40 e os 70 anos. Em ambas as condições, a perda progressiva de neurônios motores pode comprometer a fala e a deglutição. Em estágios avançados, há risco de aspiração de alimentos e líquidos para os pulmões, além de deterioração do controle respiratório.

Até agora, uma das limitações para o estudo dessas doenças era a dificuldade de obter tecido do tronco encefálico de pacientes vivos. Com os novos modelos celulares, será possível investigar com maior precisão a progressão dessas condições e testar estratégias terapêuticas.

"Agora temos um modelo para entender melhor essas doenças devastadoras e trabalhar no desenvolvimento de terapias regenerativas para elas", destacou Jokhai.

Com informações de Globo.