Um organoide cerebral com cerca de 3 milímetros de tamanho feito de células-tronco de um chimpanzé. As células-tronco do cérebro estão coradas de vermelho; as células-tronco do cérebro que receberam o gene ARHGAP11B são mostradas em verde. Foto:Jan Fischer. Crédito:Jan Fischer
Estudos em animais em grandes símios há muito são proibidos na Europa por razões éticas. Para a questão aqui desenvolvida, os organoides (estruturas celulares tridimensionais com alguns milímetros de tamanho que são cultivadas em laboratório) são uma alternativa aos experimentos com animais. Esses organoides podem ser produzidos a partir de células-tronco pluripotentes, que se diferenciam em tipos celulares específicos, como as células nervosas. Dessa forma, a equipe de pesquisa foi capaz de produzir organoides cerebrais de chimpanzés e organoides cerebrais humanos. "Esses organoides cerebrais nos permitiram investigar uma questão central sobre o ARHGAP11B", diz Wieland Huttner, do MPI-CBG, um dos três principais autores do estudo publicado no
EMBO Reports .
"Em um estudo anterior, fomos capazes de mostrar que o ARHGAP11B pode aumentar o cérebro de um primata. No entanto, anteriormente não estava claro se o ARHGAP11B tinha um papel maior ou menor no aumento evolutivo do neocórtex humano", diz Wieland Huttner. Para esclarecer isso, o gene ARGHAP11B foi inserido pela primeira vez em estruturas semelhantes a ventrículos cerebrais de organoides de chimpanzé. O gene ARGHAP11B levaria à proliferação dessas células-tronco cerebrais no cérebro do chimpanzé que são necessárias para o alargamento do neocórtex?
"Nosso estudo mostra que o gene nos organoides dos chimpanzés causa um aumento nas células-tronco cerebrais relevantes e um aumento nos neurônios que desempenham um papel crucial nas extraordinárias habilidades mentais dos humanos", disse Michael Heide, principal autor do estudo, que é chefe do Grupo Júnior de Pesquisa Desenvolvimento e Evolução do Cérebro do DPZ e funcionário do MPI-CBG.
Uma seção de um organoide cerebral feito de células-tronco de um humano. Em magenta estão ativamente proliferando células-tronco cerebrais, em amarelo um subconjunto de células-tronco cerebrais. Foto:Jan Fischer. Crédito:Jan Fischer
Quando o gene ARGHAP11B foi eliminado nos organoides do cérebro humano ou a função da proteína ARHGAP11B foi inibida, a quantidade dessas células-tronco do cérebro diminuiu para o nível de um chimpanzé. "Fomos capazes de mostrar que ARHGAP11B desempenha um papel crucial no desenvolvimento do neocórtex durante a evolução humana", diz Michael Heide.
Julia Ladewig do HITBR, o terceiro dos principais autores, acrescenta:"Dado este importante papel do ARHGAP11B, é concebível, além disso, que certos problemas de desenvolvimento do neocórtex possam ser causados por mutações neste gene".
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