Um avanço na pesquisa de doenças neuromusculares: modelo 2D inovador aprimora o desenvolvimento de medicamentos

por Liam O’Connor
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Neuromuscular Research

Uma equipe de pesquisadores alcançou um avanço significativo na compreensão dos distúrbios neuromusculares ao criar um modelo bidimensional de junção neuromuscular a partir de células-tronco pluripotentes. Este desenvolvimento aumenta o potencial para testes de drogas de alto rendimento, complementando o trabalho anterior da equipe em organoides tridimensionais. (Ilustração conceitual fornecida por SciTechPost.com)

O novo modelo bidimensional é uma ferramenta fundamental na investigação de doenças neuromusculares, facilitando ensaios de medicamentos mais eficazes e aprofundando a nossa compreensão de condições como a atrofia muscular espinhal e a esclerose lateral amiotrófica.

Aproximadamente 800 doenças neuromusculares diferentes foram identificadas, todas decorrentes de disfunções nas interações entre células musculares, neurônios motores e células periféricas. Esses distúrbios, que incluem esclerose lateral amiotrófica e atrofia muscular espinhal, podem causar fraqueza muscular, paralisia e, às vezes, morte.

Mina Gouti, que lidera o Laboratório de Modelagem de Desenvolvimento e Doenças com Células-Tronco no Centro Max Delbrück, explica que essas doenças são complexas, com causas que variam amplamente. Podem surgir problemas em neurônios, células musculares ou em suas conexões. “Para identificar terapias com eficácia, precisamos de modelos de cultura de células específicas para humanos para estudar as interações entre neurônios motores na medula espinhal e células musculares”, afirma o Dr.

Pesquisa pioneira com organoides

Anteriormente, a equipe do Dr. Gouti havia desenvolvido um sistema organoide neuromuscular tridimensional. “Nosso objetivo inclui a utilização de nossas culturas para testes extensivos de drogas”, comenta o Dr. No entanto, o grande tamanho destes organoides tridimensionais limita a sua longevidade na placa de cultura de 96 poços utilizada para triagem de drogas de alto rendimento.

Um modelo bidimensional de junção neuromuscular auto-organizada com células-tronco humanas foi agora criado por uma equipe internacional liderada pelo Dr. Este modelo compreende neurônios, células musculares e junções neuromusculares essenciais para a interação celular. Essas descobertas foram publicadas na Nature Communications.

“Este modelo 2D nos permitirá realizar triagem de medicamentos de alto rendimento para diversas doenças neuromusculares, seguida de estudos detalhados sobre os candidatos mais promissores usando organoides específicos do paciente”, acrescenta o Dr.

Criação do Modelo Neuromuscular 2D

A equipe estudou primeiro como os neurônios motores e as células musculares se desenvolvem em embriões para criar este modelo. Embora não conduzam pesquisas embrionárias, a equipe do Dr. Gouti usa várias linhas de células-tronco humanas sob diretrizes rígidas, incluindo linhas de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs).

“Exploramos múltiplas hipóteses e descobrimos que as células necessárias para conexões neuromusculares funcionais vêm de células progenitoras neuromesodérmicas”, afirma Alessia Urzi, estudante de doutorado e principal autora do artigo.

Urzi identificou uma combinação de moléculas sinalizadoras que estimulam as células-tronco humanas a amadurecer em neurônios motores funcionais e células musculares, completas com as conexões necessárias. “Observar a contração das células musculares ao microscópio foi uma indicação emocionante de que estávamos no caminho certo”, lembra Urzi.

A equipe também notou que, uma vez diferenciadas, as células se organizavam espontaneamente em áreas musculares e nervosas, assemelhando-se a um padrão de mosaico.

Avanços na pesquisa neuromuscular por meio da optogenética

As células musculares na placa de cultura contraem-se espontaneamente devido à sua ligação com os neurónios, embora sem ritmo consistente. Para resolver isso, Urzi e Gouti colaboraram com Charité – Universitätsmedizin Berlin, empregando optogenética para estimular neurônios motores. Esta técnica, envolvendo ativação induzida pela luz, permitiu contrações sincronizadas das células musculares, imitando mais de perto as condições fisiológicas dentro de um organismo.

Modelagem e avaliação da atrofia muscular espinhal

Para validar o modelo, Urzi utilizou iPSCs de pacientes com atrofia muscular espinhal, uma doença grave que afeta crianças. As culturas neuromusculares derivadas dessas iPSCs específicas do paciente exibiram problemas significativos de contração, refletindo a patologia observada nos pacientes.

Dr. Gouti vê as culturas 2D e 3D como ferramentas essenciais para pesquisas detalhadas sobre doenças neuromusculares e para testar tratamentos mais eficazes e personalizados. O próximo passo envolve uma extensa triagem de medicamentos para descobrir novos tratamentos para atrofia muscular espinhal e pacientes com esclerose lateral amiotrófica. “Nosso objetivo é ver se podemos alcançar melhores resultados para os pacientes por meio de novas combinações de medicamentos”, conclui o Dr.

Referência: “Geração eficiente de um modelo de junção neuromuscular auto-organizada a partir de células-tronco pluripotentes humanas” por Alessia Urzi et al., 19 de dezembro de 2023, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-023-43781-3

Perguntas frequentes (FAQs) sobre pesquisa neuromuscular

Qual é o significado do novo modelo neuromuscular bidimensional?

O novo modelo neuromuscular 2D, desenvolvido a partir de células-tronco pluripotentes, é crucial para avançar na compreensão e no tratamento de doenças neuromusculares. Facilita testes eficientes de drogas e fornece uma visão mais profunda de condições como atrofia muscular espinhal e esclerose lateral amiotrófica.

Como o modelo 2D melhora os testes de drogas para doenças neuromusculares?

O modelo 2D permite a triagem de medicamentos de alto rendimento, permitindo aos pesquisadores testar e avaliar com eficiência a eficácia de vários medicamentos em doenças neuromusculares. Essa triagem é seguida por estudos detalhados sobre os candidatos a medicamentos mais promissores usando organoides específicos do paciente.

Quais são os desafios na pesquisa de doenças neuromusculares?

As doenças neuromusculares são complexas e têm causas variadas, muitas vezes decorrentes de problemas na interação entre células musculares, neurônios motores e células periféricas. Essas complexidades tornam difícil compreender e desenvolver tratamentos eficazes.

Como a optogenética contribui para a pesquisa neuromuscular?

A optogenética, utilizada pelos pesquisadores neste estudo, permite a ativação de neurônios motores através da luz, levando a contrações sincronizadas das células musculares. Esta técnica ajuda a imitar mais de perto as condições fisiológicas de um organismo.

Que passos futuros estão previstos nesta área de investigação?

Os próximos passos incluem a realização de exames extensivos de medicamentos para descobrir novos tratamentos para doenças como atrofia muscular espinhal e esclerose lateral amiotrófica. O objetivo é melhorar os resultados dos pacientes através de novas combinações de medicamentos e abordagens de tratamento personalizadas.

Mais sobre Pesquisa Neuromuscular

  • Compreendendo as doenças neuromusculares
  • Avanços na pesquisa com células-tronco
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  • Pesquisa sobre Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA)
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  • Direções Futuras no Tratamento de Doenças Neuromusculares

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5 comentários

João_84 Dezembro 19, 2023 - 9:25 pm

não sou especialista, mas isso parece bastante complexo. Como funciona exatamente o uso da luz para controlar os neurônios?

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KarenP Dezembro 19, 2023 - 10:05 pm

meu tio tem ELA e ler sobre isso me dá alguma esperança. É incrível pensar o quão longe avançamos na pesquisa médica. Continuem com o bom trabalho dos pesquisadores!

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TechGeek123 Dezembro 19, 2023 - 10:06 pm

Artigo interessante, mas há alguma preocupação ética sobre o uso de células-tronco como esta? seria ótimo saber mais sobre esse aspecto.

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Mia Johnson Dezembro 20, 2023 - 6:36 am

uau, isso é realmente uma virada de jogo para a ciência médica! o modelo 2D parece que poderia realmente acelerar a descoberta de novos tratamentos para ELA e outras doenças.

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CiênciaFan101 Dezembro 20, 2023 - 7:05 am

esse é um trabalho impressionante da Dra. Gouti e sua equipe, usar células-tronco para isso é super inovador. Gostaria de saber quando veremos essas descobertas causarem um impacto real.

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