Como um gene molda a arquitetura do cérebro humano
Anúncios
Investigadores de todo o mundo estão a estudar a forma como o cérebro humano atinge a sua extraordinária complexidade. Uma equipa do Instituto Central de Saúde Mental em Mannheim e do Centro Alemão de Primatas - Instituto Leibniz para a Investigação de Primatas em Göttingen utilizou agora organóides para demonstrar que o gene ARHGAP11A desempenha um papel crucial no desenvolvimento do cérebro. Se este gene estiver em falta, os processos-chave envolvidos na divisão e estrutura celular ficam desequilibrados.
O cérebro humano distingue-nos dos outros seres vivos como nenhum outro órgão. Permite a linguagem, o pensamento abstrato, o comportamento social complexo e a cultura. Mas como é que este órgão extraordinariamente poderoso se desenvolve e como é que se garante que as células nervosas e as células de suporte se formam exatamente nos locais certos para criar a complexidade do cérebro humano? Uma equipa liderada pela Dra. Julia Ladewig do Instituto Central de Saúde Mental (CIMH) em Mannheim e pelo Dr. Michael Heide do Centro Alemão de Primatas (DPZ) em Göttingen investigou esta questão a nível molecular. Num estudo agora publicado na revista Cell Reports, os investigadores mostram que o gene ARHGAP11A desempenha um papel fundamental na organização do desenvolvimento do cérebro.
Imagem simbólica
AI-generated image
Ordem no banco de células estaminais: Os investigadores descobrem o papel central do ARHGAP11A
Nas profundezas do cérebro em desenvolvimento encontra-se a zona ventricular. Esta pode ser descrita como um reservatório de células estaminais, uma vez que as células estaminais especializadas produzem continuamente novas células nervosas. Para que estas células saibam como se dividir, para onde migrar e quando se devem desenvolver em células nervosas, têm de remodelar constantemente a sua estrutura interna, o citoesqueleto. Os investigadores descobriram agora que o gene ARHGAP11A desempenha um papel fundamental no controlo destes processos. Este gene assegura que as células estaminais mantêm a sua orientação durante a divisão celular e que a arquitetura da zona ventricular permanece estável.
Quando a orientação se perde
Sem o ARHGAP11A, as células estaminais perdem a sua ordem, separam-se do tecido demasiado cedo e começam a transformar-se em células nervosas. Isto leva a que o reservatório de células estaminais se esgote demasiado depressa. Como resultado, faltam mais tarde tipos de células importantes, como as células de suporte, que são essenciais para a maturação e estabilidade do cérebro.
A proteína ARHGAP11A actua como um interrutor molecular. Regula as chamadas Rho GTPases, pequenas moléculas que controlam o citoesqueleto e, assim, determinam a forma como as células se formam, dividem e movem. Desta forma, a ARHGAP11A assegura que as células precursoras mantêm a sua forma e se organizam corretamente na zona ventricular.
Os organoides cerebrais fornecem informações cruciais
Para investigar estes mecanismos em pormenor, os investigadores utilizaram organóides cerebrais, ou seja, modelos do cérebro humano criados a partir de células estaminais em laboratório. Isto permitiu-lhes compreender como o ARHGAP11A molda a arquitetura celular e como uma perturbação deste mecanismo provoca malformações. De forma notável, os investigadores conseguiram demonstrar que a inibição farmacológica a curto prazo das vias de sinalização hiperactivas inverte parcialmente a malformação. "Isto mostra que este processo de desenvolvimento do cérebro pode, em princípio, ser influenciado", explica o primeiro autor Yannick Hass, investigador do Hector Institute for Translational Brain Research (HITBR) e do CIMH em Mannheim.
Precisão inigualável através de organoides cerebrais
O estudo mostra que os estudos em ratos não conseguem reproduzir totalmente a complexidade do desenvolvimento do cérebro humano. "Os mesmos efeitos não puderam ser detectados no tecido do rato após a perda de ARHGAP11A. Este facto sublinha a importância dos modelos de organóides humanos para a investigação biomédica", afirma o Dr. Michal Heide, chefe do grupo de trabalho Desenvolvimento e Evolução do Cérebro do Centro Alemão de Primatas.
A Dra. Julia Ladewig, diretora do Grupo de Investigação de Patologias Cerebrais do Desenvolvimento no CIMH, também sublinha a importância desta abordagem: "Os organoides cerebrais dão-nos a oportunidade de estudar o desenvolvimento do cérebro humano com uma precisão sem precedentes. Isto permite-nos compreender melhor as suas caraterísticas evolutivas e obter novos conhecimentos sobre as perturbações do desenvolvimento e as doenças psiquiátricas".
Possibilitar novas abordagens diagnósticas e terapêuticas
A longo prazo, a investigação deverá ajudar a compreender melhor os factores de risco genéticos das doenças do desenvolvimento neurológico. Estas incluem a microcefalia, em que o cérebro fica invulgarmente pequeno, e as heterotopias neuronais, em que as células nervosas migram para os sítios errados durante o desenvolvimento do cérebro. Os conhecimentos adquiridos podem constituir a base para novas abordagens diagnósticas e terapêuticas, contribuindo assim para a melhoria a longo prazo do tratamento destas doenças raras.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Hass, Y, Kniep, J, Hoffrichter, A, Marsoner, F, Eşiyok, N, Gasparotto, M, Pio Loco detto Gava, M, Artioli, A, Guida, C, Meuth, S G, Huttner, W B, Jabali, A, Heide, M and Ladewig, J (2025): ARHGAP11A Maintains Cortical Progenitor Identity Through RHOA–ROCK Signalling During Human Brain Development. Cell Reports, Volume 44, Issue 12, 116599
Outras notícias do departamento ciência
