Um mapa cerebral inovador pode revolucionar o tratamento do Parkinson

A doença de Parkinson é a segunda condição neurodegenerativa mais comum em Singapura, afetando cerca de três em cada 1.000 pessoas com 50 anos ou mais. O distúrbio prejudica os neurônios dopaminérgicos do mesencéfalo, que liberam dopamina para regular o movimento e o aprendizado. A restauração desses neurônios poderia eventualmente aliviar sintomas como tremores e dificuldade de mobilidade.

Para esclarecer como os neurônios dopaminérgicos se formam em laboratório, a equipe criou uma abordagem de mapeamento em duas etapas chamada BrainSTEM (Brain Single-cell Two tiEr Mapping). Em colaboração com parceiros, incluindo a Universidade de Sydney, eles traçaram o perfil de quase 680.000 células do cérebro fetal para traçar o panorama celular completo.

Uma segunda projeção de maior resolução atinge o mesencéfalo com maior precisão e identifica neurônios dopaminérgicos. Este “mapa de referência abrangente” agora serve como um padrão global para avaliar a precisão com que os modelos do mesencéfalo correspondem à biologia humana real.

Hilary Toh, candidata a MD-PhD do programa Neurociências e Distúrbios Comportamentais da Duke-NUS Medical School e uma das primeiras autoras do artigo, disse:

“Nosso projeto baseado em dados ajuda os cientistas a produzir neurônios dopaminérgicos do mesencéfalo de alto rendimento que refletem fielmente a biologia humana. Enxertos dessa qualidade são fundamentais para aumentar a eficácia da terapia celular e minimizar os efeitos colaterais, abrindo caminho para oferecer terapias alternativas às pessoas que vivem com a doença de Parkinson.”

Publicado em Avanços da Ciênciao estudo relata que vários métodos usados ​​para cultivar células do mesencéfalo também geraram células indesejadas originárias de outras regiões do cérebro. Essas descobertas indicam que tanto os protocolos experimentais quanto os pipelines de análise de dados precisam ser refinados para detectar e remover essas populações fora do alvo.

John Ouyang, principal cientista pesquisador do Centro de Biologia Computacional da Duke-NUS e autor sênior do estudo, disse:

“Ao mapear o cérebro com resolução unicelular, o BrainSTEM nos dá a precisão para distinguir até mesmo populações sutis de células fora do alvo. Este rico detalhe celular fornece uma base crítica para modelos baseados em IA que transformarão a forma como agrupamos pacientes e projetamos terapias direcionadas para doenças neurodegenerativas.”

O professor assistente Alfred Sun do programa de Neurociências e Distúrbios Comportamentais da Duke-NUS, que também é autor sênior do artigo, acrescentou:

“BrainSTEM marca um avanço significativo na modelagem cerebral. Ao fornecer uma abordagem rigorosa e baseada em dados, acelerará o desenvolvimento de terapias celulares confiáveis ​​para a doença de Parkinson. Estamos estabelecendo um novo padrão para garantir que a próxima geração de modelos de Parkinson reflita verdadeiramente a biologia humana.”

Os pesquisadores lançarão seus atlas cerebrais como referências de código aberto e fornecerão a abordagem de mapeamento multicamadas como um pacote pronto para uso. Como o BrainSTEM pode ser aplicado para isolar qualquer tipo de célula no cérebro, laboratórios em todo o mundo podem usá-lo para aprofundar insights, agilizar fluxos de trabalho e acelerar descobertas em neurociências.

O professor Patrick Tan, vice-reitor sênior de pesquisa da Duke-NUS, disse:

“Este estudo redefine o padrão de referência – estabelecendo o mapeamento multicamadas como essencial para capturar detalhes celulares em sistemas biológicos complexos. Ao revelar como o mesencéfalo humano se desenvolve com tantos detalhes, aceleraremos a pesquisa e a terapia celular do Parkinson, proporcionando melhores cuidados e oferecendo esperança às pessoas que vivem com a doença.”

Este trabalho recebeu apoio de programas como o USyd-NUS Ignition Grant e o Duke-NUS Parkinson’s Research Fund através de uma generosa doação da Fundação Ida C. Morris Falk.

Duke-NUS continua a ser líder em investigação e educação médica, empenhada em melhorar o atendimento ao paciente através da inovação científica. O estudo avança os esforços contínuos para compreender os mecanismos cerebrais fundamentais e para desenvolver novas estratégias terapêuticas para condições neurológicas.