Modelo de neurodesenvolvimento da síndrome de Williams oferece informações sobre o cérebro social humano

Modelo de neurodesenvolvimento da Síndrome de Williams oferece uma visão sobre o cérebro social humano

Condição genética rara produz indivíduos com personalidades extremamente sociáveis, mas a pesquisa também pode lançar luz sobre a biologia e o comportamento de pessoas com autismo e outros distúrbios sociais

LA JOLLA - Em um estudo que abrange genética molecular, células-tronco e as ciências do cérebro e do comportamento, pesquisadores da University of California, San Diego e o Salk Institute criaram um modelo de neurodesenvolvimento de uma doença genética rara que pode fornecer novos insights sobre a neurobiologia subjacente do cérebro social humano.

Os resultados foram publicados na edição online de 10 de agosto da Natureza.

Cientistas investigaram Síndrome de Williams ou WS, uma condição genética rara causada pela deleção de uma cópia de 25 genes contíguos no cromossomo 7, de um número estimado de 30,000 genes no cérebro. A WS afeta uma em cada 10,000 pessoas em todo o mundo e cerca de 20,000 americanos. A condição ocorre igualmente em ambos os sexos e em todas as culturas.

A WS resulta em uma série de problemas médicos, bem como em um defeito cardíaco específico. As pessoas com a deleção geralmente exibem um rosto distinto com nariz pequeno e arrebitado, boca larga, lábios carnudos e queixo pequeno e também podem ter problemas dentários e ortopédicos. Neurologicamente, eles têm atrasos no desenvolvimento, com déficits espaciais graves, mas pontos fortes relativos no uso da linguagem e no processamento facial.

“Um aspecto interessante é a típica predisposição hipersocial”, disse o coautor do estudo. Úrsula Bellugi, EdD, diretor do laboratório de neurociência cognitiva da Salk e professor adjunto da UC San Diego, que estuda WS há anos. “Pessoas com a deleção WS tendem a ser excessivamente amigáveis, excessivamente confiantes, atraídas por estranhos, mas ansiosas.”

Mas Bellugi disse que não está claro como a genética se liga aos aspectos comportamentais da WS. “Um modelo humano para a doença poderia preencher as lacunas científicas e ajudaria a entender os mecanismos por trás do distúrbio. WS é um modelo elegante por poder passar de nível”, disse ela.

Coautor e professor Salk medidor enferrujado diz: “Usando técnicas de células-tronco de ponta, fomos capazes de, pela primeira vez, observar diretamente o comportamento de células com o perfil genético de WS. Esta pesquisa interdisciplinar não apenas sugere novos tratamentos potenciais para esta notável síndrome comportamental, mas também pode nos ajudar a entender melhor os processos biológicos fundamentais subjacentes às interações sociais”.

Autor do estudo sênior Alysson Muotri, PhD, professor associado de pediatria e medicina celular e molecular na Escola de Medicina da UC San Diego, ficou intrigado com a WS porque a condição é muito diferente de seu foco de pesquisa usual sobre o autismo, caracterizado por sociabilidade e habilidades de linguagem mais baixas.

“Fiquei fascinado em como um defeito genético, uma pequena deleção em um de nossos cromossomos, poderia nos tornar mais amigáveis, mais empáticos e mais capazes de aceitar nossas diferenças”, disse Muotri.

Nos últimos anos, Muotri e seus colegas criaram modelos celulares in vitro de autismo usando células-tronco pluripotentes induzidas reprogramadas (iPSC) derivadas de dentes de leite descartados de crianças com autismo, trabalho apelidado de “projeto da fada do dente”. Eles fizeram isso novamente aqui.

A equipe começou com células da polpa dentária extraídas de dentes doados por crianças pequenas com SW. As células foram reprogramadas para se tornarem células progenitoras neurais capazes de formar redes neuronais funcionais semelhantes ao córtex em desenvolvimento do cérebro humano em um prato.

“Descobrimos que as células progenitoras neurais WS falharam em proliferar devido a altos níveis de morte celular”, disse Muotri. “E como consequência da menor replicação das células progenitoras, os cérebros WS têm uma área de superfície do córtex reduzida.”

Neurônios WS cultivados têm uma morfologia distinta. Eles são mais arborizados (semelhantes a árvores, com muitos ramos dendríticos) do que os neurônios derivados de indivíduos com desenvolvimento típico. “No nível funcional, eles fazem mais sinapses ou conexões com outros neurônios do que seria de esperar”, disse Muotri. “Isso pode estar por trás do aspecto supersocial dos WS e de seu cérebro humano gregário, fornecendo informações sobre o autismo e outros distúrbios que afetam o cérebro social”.

A morfologia neuronal foi confirmada usando uma coleção rara de tecido cerebral pós-morte WS por Katerina Semendeferi, PhD, co-autora sênior e professora do Departamento de Antropologia da UC San Diego. “Uma observação impressionante foi que esses neurônios corticais em indivíduos com WS são mais complexos do que os controles (normalmente desenvolvendo crianças da mesma idade). As alterações morfológicas que presumivelmente apareceram durante a gestação da SW são mantidas pós-natal.”

Muotri observou que a pesquisa representa um dos primeiros esforços para usar iPSCs e tecnologia cerebral in-a-dish para gerar novos insights sobre um processo de doença e não simplesmente replicar dados de outros modelos.

Mas, além disso, ele acredita que estudar WS pode ajudar a explicar o que torna os humanos seres sociais – um desenvolvimento fundamental na evolução da humanidade. “Foi nosso poder social que nos tornou uma espécie colaborativa”, disse Muotri, “capaz de transformar dramaticamente nosso ambiente criando poesia, música e tecnologia”.

Os co-autores incluem Thanathom Chailangkarn, UC San Diego e Centro Nacional de Engenharia Genética e Biotecnologia, Pathum Thani, Tailândia; Cleber A. Trujillo, Beatriz C. Freitas, Timothy T. Brown, Branka Hrvoj-Mihic, Lisa Stefanacci, M. Collin Ard, Kari L. Hanson, Sarah Romero e Anders M. Dale, UC San Diego; Roberto H. Herai, UC San Diego e Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Brasil; Diana X. Yu, Maria CN Marchetto, Cedric Bardy, Lauren McHenry, Anna Järvinen, Yvonne M. Searcy, Michelle DeWitt, Wenny Wong e Philip Lai, Fred Gage, Salk Institute for Biological Studies; Bob Jacobs, Colorado College; Li Dai e Julie R. Korenberg, Universidade de Utah.

O apoio financeiro para esta pesquisa veio, em parte, do Instituto de Medicina Regenerativa da Califórnia, National Institutes of Health, NARSAD, Fundação Engmann, Fundação JPB, Fundação Helmsley e Governo Real Tailandês.

Conteúdo fornecido pela Universidade da Califórnia, San Diego. Clique aqui para o comunicado de imprensa da UCSD.