Uma das vantagens deste método de biofabricação é que os tecidos podem ser incorporados a plataformas complexas. Aqui, um tecido neural em forma de anel foi instalado em uma haste de vidro cilíndrica e a imagem mostra como densas extensões neurais se formaram nesse substrato devido à vantagem geométrica do tecido.
[Imagem: UIUC]
Tecido cerebral artificial
Pesquisadores da Universidade de Illinois (EUA) usaram células-tronco para construir tecidos nervosos bio-híbridos, que permitem desenvolver modelos 3D de redes neurais vivas.
Hoje, as pesquisas científicas são tipicamente feitas em placas de Petri, onde os tecidos só formam camadas bidimensionais (2D) que não conseguem reproduzir as complicadas condições de um tecido real 3D.
A expectativa é que os tecidos 3D permitam aos cientistas alcançar uma melhor compreensão de como o cérebro e essas redes funcionam - as redes neurais artificiais são largamente utilizadas na computação, mas são modelos muito mais simples e não necessariamente têm toda a capacidade das redes neurais biológicas.
"Ser capaz de formar tecidos tridimensionais compostos por neurônios pode nos dar a capacidade de desenvolver modelos de tecidos para triagem de medicamentos ou unidades de processamento para computadores biológicos," disse o pesquisador Gelson Pagan Diaz.
Além disso esses modelos poderão ajudar a entender como as anormalidades se formam, por exemplo, o que dá origem a doenças como a doença de Alzheimer.
Computadores biológicos
A equipe conseguiu dar uma geometria 3D ao tecido vivo feito de neurônios usando a optogenética, que usa luz azul para ativar cada neurônio.
Esses tecidos podem ser usados para estudar comportamentos complexos que acontecem no cérebro e como esses tecidos reagem a novos medicamentos - essa é uma das linhas de pesquisa que tenta diminuir o uso de cobaias para testar novos medicamentos, não apenas para evitar sofrimento, mas também porque os animais quase nunca imitam com fidelidade a fisiologia humana.
"Se pudermos controlar como esses neurônios se comunicam, se pudermos treiná-los usando optogenética, se pudermos programá-los, então poderemos usá-los para executar funções de engenharia," disse o professor Rashid Bashir. "No futuro, nossa esperança é que, ao projetar esses tecidos neurais, possamos começar a realizar unidades de processamento biológico e computadores biológicos, semelhantes ao cérebro".
Além dos testes de fármacos, a equipe está especialmente interessada em recapitular a maneira como essas redes podem desenvolver aprendizado e reter nossas memórias.
Checagem com artigo científico:
Artigo: Engineering geometrical 3-dimensional untethered in vitro neural tissue mimic
Autores: Gelson J. Pagan-Diaz, Karla P. Ramos-Cruz, Richard Sam, Mikhail E. Kandel, Onur Aydin, M. Taher A. Saif, Gabriel Popescu, Rashid Bashir
Publicação: Proceedings of the National Academy of Sciences
DOI: 10.1073/pnas.1916138116
Redação do Diário da Saúde
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