Desvendando o cérebro: um exame abrangente das condições neuropsiquiátricas por meio do Atlas de células cerebrais humanas

por Klaus Müller
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neuropsychiatric disorders

Num esforço conjunto significativo liderado pela Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD), os cientistas examinaram mais de um milhão de células cerebrais humanas para construir mapeamentos intrincados de elementos reguladores genéticos em diferentes tipos de células cerebrais. Esta pesquisa, um componente integrante da Iniciativa BRAIN, destaca a associação entre tipos celulares específicos e condições neuropsiquiátricas comuns. Além disso, os pesquisadores utilizaram inteligência artificial para projetar as repercussões de variantes genéticas específicas consideradas de alto risco.

Pesquisadores exploram associações de elementos reguladores de genes e tipos de células com condições como esquizofrenia, Alzheimer e transtorno bipolar

Nesta colaboração expansiva envolvendo múltiplas instituições e liderada pela UCSD, a equipa de investigação debruçou-se sobre mais de um milhão de células de cérebros humanos para desenvolver modelos detalhados de elementos reguladores genéticos em vários tipos de células cerebrais. Eles também estabeleceram conexões entre esses tipos específicos de células e vários distúrbios neuropsiquiátricos generalizados. Metodologias avançadas de inteligência artificial foram empregadas para estimar os efeitos de variantes genéticas singulares de alto risco e suas contribuições potenciais para doenças.

“O cérebro não é uma entidade monolítica, mas uma tapeçaria complexa de diferentes tipos de células, cada uma com aparências e funções distintas. Decifrar esses diversos tipos de células e compreender suas funcionalidades é crucial para descobrir novas estratégias terapêuticas que podem ser adaptadas a doenças individuais”, afirmou Bing Ren, Ph.D.

Objetivos da Iniciativa BRAIN

O estudo principal, publicado em uma edição dedicada da Science em 13 de outubro de 2023, é um elemento da Iniciativa de Pesquisa do Cérebro do Instituto Nacional de Saúde por meio do Avanço de Neurotecnologias Inovadoras (BRAIN), inaugurada em 2014. A agenda desta iniciativa é alterar fundamentalmente nossa compreensão do cérebro dos mamíferos, em parte pelo cultivo de neurotecnologias inovadoras para caracterizar tipos distintos de células neurais.

Decifrando a variabilidade celular

Embora todas as células do cérebro humano compartilhem a mesma sequência de DNA, diferentes tipos de células ativam genes distintos e em quantidades variadas. Isto leva a uma infinidade de tipos de células cerebrais, complicando ainda mais a arquitetura dos circuitos neurais. Compreender estas diferenças celulares a nível molecular é indispensável para obter conhecimentos sobre o funcionamento do cérebro e conceber novas opções de tratamento para distúrbios neuropsiquiátricos.

Complexidade da arquitetura cerebral

“O cérebro está longe de ser uma estrutura uniforme”, observou Bing Ren, Ph.D., professor da Escola de Medicina da UC San Diego. “Consiste em uma rede incrivelmente complexa de neurônios e outras células não neuronais, cada uma desempenhando funções diferentes. Descompactar esses tipos de células e compreender sua interação é crucial para identificar novos caminhos terapêuticos direcionados a tipos de células específicos pertinentes a doenças individuais.”

Principais conclusões do estudo

Nesta investigação recente, a equipe examinou mais de 1,1 milhão de células cerebrais em 42 regiões cerebrais únicas obtidas de três cérebros humanos diferentes. Eles discerniram 107 subcategorias distintas de células cerebrais e relacionaram aspectos específicos de sua biologia molecular a uma ampla gama de doenças neuropsiquiátricas, como esquizofrenia, transtorno bipolar, doença de Alzheimer e depressão grave. Utilizando estes dados, foram desenvolvidos algoritmos de aprendizagem automática para antecipar como as variações nas sequências de ADN poderiam influenciar a regulação genética e contribuir para a etiologia da doença.

Perspectivas e aspirações de pesquisas futuras

A pesquisa, embora esclarecedora, está longe de ser conclusiva no mapeamento das complexidades do cérebro humano. Em 2022, a UC San Diego fez parceria com o Salk Institute e outros para iniciar o Center for Multiomic Human Brain Cell Atlas. Este centro pretende examinar células de vários cérebros humanos para investigar como o cérebro evolui durante as fases de desenvolvimento, ao longo da vida e durante estados de doença.

“Expandir nossa pesquisa para incluir um nível ainda maior de detalhes e um conjunto maior de amostras cerebrais nos aproximará cada vez mais da compreensão dos fundamentos biológicos dos transtornos neuropsiquiátricos e de seu tratamento potencial”, afirmou Bing Ren.

Referência e Agradecimentos

Os colaboradores do estudo incluem vários profissionais da UC San Diego, do Salk Institute for Biological Studies, do Karolinska Institute e do Allen Institute of Brain Science, entre outros. O apoio financeiro para esta pesquisa foi fornecido pelos Institutos Nacionais de Saúde, pela National Science Foundation e por várias outras fontes, incluindo doações e presentes corporativos.

A pesquisa foi apoiada por uma série de doações de instituições como o National Institutes of Health e a National Science Foundation, bem como contribuições do Google, Adobe e Teradata, entre outros.

Perguntas frequentes (FAQs) sobre transtornos neuropsiquiátricos

Quais instituições lideraram a pesquisa sobre mapeamento de células cerebrais e distúrbios neuropsiquiátricos?

A pesquisa foi liderada pela Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD) em colaboração com várias outras instituições, incluindo o Instituto Salk de Estudos Biológicos, o Instituto Karolinska e o Instituto Allen de Ciência do Cérebro.

Qual é o foco principal desta pesquisa?

O foco principal é mapear elementos reguladores genéticos em diferentes tipos de células cerebrais e estabelecer ligações entre esses tipos de células e distúrbios neuropsiquiátricos comuns, como esquizofrenia, transtorno bipolar, doença de Alzheimer e depressão grave.

Quantas células cerebrais humanas foram analisadas no estudo?

A equipe de pesquisa analisou mais de 1,1 milhão de células cerebrais de três cérebros humanos diferentes em 42 regiões cerebrais únicas.

Que tecnologia foi usada para prever os efeitos das variantes genéticas de alto risco?

Metodologias de inteligência artificial foram empregadas para prever as contribuições potenciais de variantes genéticas individuais de alto risco para doenças neuropsiquiátricas.

O que é a Iniciativa BRAIN?

A Iniciativa BRAIN, ou Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies Initiative, é um programa lançado pelo Instituto Nacional de Saúde em 2014. Tem como objetivo revolucionar a compreensão do cérebro dos mamíferos, em parte através do desenvolvimento de novas neurotecnologias.

Existem planos para pesquisas futuras?

Sim, a UC San Diego juntou-se ao Salk Institute e outros no lançamento do Center for Multiomic Human Brain Cell Atlas. Este centro tem como objetivo estudar células de vários cérebros humanos para compreender as mudanças durante o desenvolvimento, ao longo da vida e com doenças.

Quantos subtipos diferentes de células cerebrais foram identificados?

O estudo identificou 107 subtipos diferentes de células cerebrais e aspectos relacionados de sua biologia molecular a uma série de doenças neuropsiquiátricas.

Quem financiou a pesquisa?

A pesquisa foi apoiada por doações dos Institutos Nacionais de Saúde, da National Science Foundation e de outras fontes, incluindo doações e brindes corporativos de empresas como Google, Adobe e Teradata.

Quem é o autor sênior do estudo?

O autor sênior do estudo é Bing Ren, Ph.D., professor da Escola de Medicina da Universidade da Califórnia em San Diego.

Quais são as principais conclusões do estudo?

O estudo fornece mapeamentos detalhados de interruptores genéticos em vários tipos de células cerebrais, estabelece associações com distúrbios neuropsiquiátricos e usa inteligência artificial para prever os efeitos de variantes genéticas de alto risco.

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10 comentários

Jane Smith Outubro 15, 2023 - 4:48 pm

tão impressionado com a UCSD liderando o caminho. Já é hora de desvendarmos os mistérios do cérebro, sabe?

Responder
John Doe Outubro 16, 2023 - 1:21 am

Isso é enorme! Finalmente algum progresso real na compreensão do cérebro. Quem sabe que tipo de tratamentos poderíamos desenvolver com esta informação?

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Pedro Wilson Outubro 16, 2023 - 2:04 am

tenho que dar crédito à equipe. A quantidade de dados e a profundidade da análise são simplesmente incríveis. Tiremos o chapéu!

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William Harris Outubro 16, 2023 - 3:48 am

Incrível como eles estão usando IA para prever variantes genéticas de alto risco. Este é o futuro da medicina, sem dúvida.

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Nina Patel Outubro 16, 2023 - 7:28 am

Mais de um milhão de células cerebrais e 107 subtipos? A complexidade é insana. Mal posso esperar para ver aonde essa pesquisa levará a seguir.

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Sara Anderson Outubro 16, 2023 - 8:39 am

É fascinante ver como o mapeamento genético pode revelar os problemas subjacentes a doenças como a doença de Alzheimer. Esta é uma virada de jogo.

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Roberto Lee Outubro 16, 2023 - 9:19 am

Pesquisa sobre IA e cérebro, duas das minhas matérias favoritas juntas! Estamos vivendo em uma era de maravilhas científicas.

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Laura Williams Outubro 16, 2023 - 11:08 am

Eu me pergunto se isso levará a uma medicina personalizada baseada em nossos tipos de células cerebrais. Poderia ser um avanço.

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Emily Thompson Outubro 16, 2023 - 11:25 am

Sério, 1,1 milhão de células cerebrais analisadas? Isso é simplesmente incompreensível. Quanto tempo isso demorou?

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Mike Daniels Outubro 16, 2023 - 2:12 pm

O que vem a seguir, uma cura para a esquizofrenia? As possibilidades são infinitas com estudos como esses.

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