Alto-falante 1: Bem-vindo ao podcast “Where Cures Begin” do Salk Institute, onde cientistas falam sobre descobertas revolucionárias com seus anfitriões, Allie Akmal e Brittany Fair.
Feira da Bretanha: Dr. Allen investiga como o cérebro normalmente se forma e funciona e dá errado em diferentes doenças, como autismo e doença de Alzheimer.
Feira da Bretanha: A maioria das pesquisas sobre o cérebro concentra-se nos neurônios, mas o Dr. Allen adota uma abordagem única ao perguntar como as células não neuronais do cérebro chamadas astrócitos regulam a função cerebral.
Feira da Bretanha: Dr. Allen, você pode nos contar um pouco sobre o que você estuda aqui no Salk?
Nicola Allen: Então, no meu laboratório, nós realmente queremos entender o seu cérebro, e quando estamos pensando sobre o cérebro, queremos entender como é que esse órgão incrível se forma durante o desenvolvimento, como ele funciona ao longo da vida e como isso pode acontecer. errado em muitas doenças diferentes. Então, se você pensar em seu cérebro, você tem bilhões de neurônios. Estas são células eletricamente excitáveis que se comunicam entre si.
Feira da Bretanha: Uau, bilhões.
Nicola Allen: Bilhões, sim, e eles estão codificando todos os seus pensamentos e ações. E a forma como eles se comunicam é que eles fazem conexões especiais uns com os outros chamados sinapses, e na verdade, seu cérebro humano tem trilhões de sinapses. Então, bilhões de neurônios e trilhões de conexões. Imagine quando o cérebro está se formando, como ele consegue que o neurônio certo encontre o parceiro certo, para que seu cérebro funcione adequadamente ao longo da vida é uma questão realmente complexa.
Feira da Bretanha: É como se cada neurônio esticasse os braços, procurando outros neurônios para dar as mãos e fazer conexões.
Feira da Bretanha: Que abordagem você está adotando para estudar o neurodesenvolvimento?
Nicola Allen: Sabemos que temos bilhões de neurônios, mas o que a maioria das pessoas não percebe é que, além desses neurônios, existe outro tipo de célula chamada glia, e na verdade existe um número igual de células gliais em seu cérebro e de neurônios. Então, no meu laboratório trabalhamos com um desses tipos de células gliais chamadas astrócitos. Eles são chamados de astrócitos por causa de sua forma. Parecem estrelas. Eles têm muitos, muitos processos que saem e tocam os neurônios, e mostramos que, na verdade, esses astrócitos estão conversando com os neurônios e dizendo a eles como se conectar uns com os outros, e também instruindo como as conexões funcionam.
Feira da Bretanha: Qual é uma das principais diferenças entre um astrócito e um neurônio?
Nicola Allen: Então neurônios, essas são as células que usam a atividade elétrica para se comunicar umas com as outras. Então são as células que, quando você tem um pensamento ou quer fazer alguma coisa ou executar uma ação, essas são as células que estão realizando essa função, mas não podem fazer isso sozinhas. Então, os astrócitos com os quais eles interagem não têm essa atividade elétrica, essa sinalização elétrica, mas compartilham a mesma sinalização química que os neurônios usam. Então, na verdade, quando os neurônios sinalizam uns aos outros usando produtos químicos como neurotransmissores, os astrócitos também sentem e respondem a isso, e então eles podem responder aos neurônios e realmente controlar em um nível mais global como os neurônios estão funcionando.
Feira da Bretanha: E eu sei que uma das coisas que seu laboratório descobriu é que diferentes proteínas também estão sendo secretadas e usadas para comunicação entre astrócitos. Ou é uma comunicação de astrócitos para neurônios?
Nicola Allen: Certo. Então, a maior parte do trabalho que fizemos até agora é observar a comunicação entre astrócitos e neurônios, mas você pode imaginar no futuro, pensar como essas células sinalizam umas para as outras será igualmente importante.
Nicola Allen: Encontramos um sinal, uma proteína chamada glipicana 4 que no cérebro jovem está realmente instruindo os neurônios a fazerem as primeiras conexões.
Feira da Bretanha: Glypican 4 é uma proteína que pode desempenhar um papel no controle da divisão celular e regulação do crescimento no sistema nervoso central.
Nicola Allen: Então, quando os neurônios estão apenas se formando e procurando encontrar o parceiro certo, este é um sinal dos astrócitos que está dizendo a eles que agora é o lugar certo e a hora certa, e você deve começar a se comunicar.
Nicola Allen: Então, recentemente, identificamos uma segunda proteína, algo que surge no cérebro adulto, chamado Chrdl1, e isso está fazendo algo diferente. Então, isso é agir, uma vez que essas conexões já existem, é torná-las estáveis e maduras e dizer, ok, você está no lugar certo, então agora você vai ficar aqui e ser uma conexão funcional por toda a vida.
Feira da Bretanha: Chrdl1 basicamente age para dizer ao cérebro que ele se tornou um adulto e para parar de agir como um adolescente.
Nicola Allen: Então, estamos empolgados com isso porque, na verdade, por outro lado, o que acontece é estabilizar essa conexão, o que você realmente fez foi inibir a plasticidade.
Feira da Bretanha: O que ela quer dizer com plasticidade é que o cérebro não é estático e, à medida que você envelhece, o cérebro tem essa incrível capacidade de continuar a criar novos neurônios e novas conexões entre esses neurônios.
Nicola Allen: Então, agora você está impedindo a remodelação do neurônio, mesmo que ele queira. E o que realmente descobrimos é que, se você se livrar desse sinal no cérebro, terá plasticidade presente ao longo da vida. Portanto, estamos muito interessados em pensar no futuro, como podemos usar esse conhecimento de sinais específicos que induzem uma nova sinapse ou estabilizam uma sinapse, como poderíamos pensar em usá-los como terapias potenciais em diferentes distúrbios em que as sinapses não funcionam apropriadamente.
Feira da Bretanha: A proteína Chrdl1 poderia ser responsável por alguns desses distúrbios?
Nicola Allen: Sim.
Feira da Bretanha: Então, como você estuda algo como a sinalização de proteínas em astrócitos no cérebro?
Nicola Allen: Então, simplificamos as coisas. Colocamos neurônios e astrócitos em um prato. Podemos cultivá-los fora do corpo. E então podemos ver qual é a função desses neurônios por conta própria ou desses astrócitos por conta própria. Então, com os astrócitos, podemos cultivá-los por conta própria, e o que realmente fazemos é coletar tudo o que eles liberam na mídia em que estão crescendo. Chamamos isso de secretoma. Então, trabalhando aqui com nossos colegas de espectrometria de massa no núcleo, podemos analisar e detectar cada proteína que está sendo liberada.
Feira da Bretanha: Para entender melhor como o Allen Lab desenvolve astrócitos, nos encontramos com uma das bolsistas de pós-doutorado do Dr. Allen, Dra. Elena Blanco Suárez, para um tour pelo laboratório.
Elena Blanco Suarez: Bem-vindo ao Laboratório Allen. Então, podemos ir para a sala de eletrofisiologia. Isso é bastante específico para laboratórios de neurociência como o nosso, e basicamente o que eles fazem aqui é estudar as características elétricas dos neurônios. Os neurônios podem se comunicar por meio de sinais elétricos, então às vezes queremos medir isso.
Feira da Bretanha: E como essa configuração de eletrofisiologia ajuda a informar os cientistas sobre como os neurônios se comunicam uns com os outros?
Elena Blanco Suarez: Então, o eletrofisiologista pode ler todos os sinais que recebem de seus neurônios. Então, eles podem medir corrente, voltagem, eles medem a amplitude do sinal, a frequência desses sinais, e dependendo das condições que esses neurônios estão em seu experimento, essas diferentes características vão variar.
Feira da Bretanha: Então, agora estamos entrando no consultório da Dra. Blanco Suárez e vamos ver algumas das fotos que ela tirou dos astrócitos que ela estuda.
Elena Blanco Suarez: Então, esta imagem, são todas as camadas do córtex, do córtex visual. Então, o que eu estava tentando fazer era encontrar um bom marcador para astrócitos. Então, estamos testando diferentes rótulos aqui, diferentes etiquetas, e isso torna nossos astrócitos fluorescentes.
Feira da Bretanha: Isso literalmente se parece com uma imagem de uma galáxia de estrelas e você acabou de colocar minúsculos X nas estrelas. Você colocou manualmente?
Elena Blanco Suarez: Sim. Esses experimentos específicos foram manuais. Portanto, requer muita paciência.
Feira da Bretanha: O que isso diz a você? Por que você quer ter essas informações?
Elena Blanco Suarez: Porque no momento não temos nenhum marcador de grau para astrócitos e as pessoas estão tentando encontrar os melhores. Posso mostrar onde tiramos essas imagens na sala do microscópio.
Feira da Bretanha: Ah, fantástico!
Elena Blanco Suarez: Este é o nosso microscópio de epifluorescência. Colocamos esses rótulos nas lâminas do cérebro para marcar diferentes proteínas nas células. Fazemos isso com marcadores fluorescentes. Podemos ver na tela que há uma imagem tirada dessa fatia do cérebro.
Feira da Bretanha: Parece um monte de sexo para mim.
Elena Blanco Suarez: Esses são os neurônios, o corpo dos neurônios, então é por isso que você só vê [inaudível 00:08:44] e não todos os dendritos ou axônios saindo, porque ele apenas marca proteínas que estão principalmente no corpo neuronal.
Feira da Bretanha: No momento em que você está entrando na sala para usar o microscópio e realmente olhar para esta fatia do cérebro, isso é tipicamente no final do experimento, certo?
Elena Blanco Suarez: Sim.
Feira da Bretanha: Você está animado para entrar nesta sala e ver o que você tem?
Elena Blanco Suarez: Sim, mas também pode ser muito frustrante porque você pode vir e não há nada lá e há tantos passos diferentes que podem ter falhado e você tem que tentar descobrir. Você tem que voltar e pensar, ok, o que deu errado agora olhando para esta fatia de cérebro e não é fluorescente. Não consigo ver nada. O que aconteceu?
Feira da Bretanha: Na turnê também nos encontramos com Isabelle Salas. Ela é pesquisadora de pós-doutorado no Allen Lab. O Dr. Salas estava examinando a imagem de um cérebro na tela do computador.
Isabelle Salas: Então, este é o hipocampo. Essa é uma região do cérebro que é importante para o aprendizado e a memória e é afetada muito cedo na doença de Alzheimer. E então vamos sequenciar esses RNA para ver suas mudanças na expressão dos genes em um modelo de Alzheimer versus os controles.
Feira da Bretanha: Dr. Salas espera descobrir novos caminhos e genes que são afetados na doença de Alzheimer.
Feira da Bretanha: Bem, muito obrigado pela visita ao Allen Lab Dr. Blanco Suárez.
Elena Blanco Suarez: Muito Obrigado.
Feira da Bretanha: Um prazer absoluto e super interessante ver onde todo esse trabalho é realizado.
Feira da Bretanha: A neurodegeneração é um dos principais focos do Allen Lab.
Nicola Allen: Sim, olhando para o papel dos astrócitos e da doença de Alzheimer e do envelhecimento de algumas maneiras diferentes. No cérebro envelhecido, os astrócitos estão mudando e, na verdade, ativando caminhos que, no cérebro jovem, causariam a perda de sinapses. Então, achamos que eles são parcialmente responsáveis pela perda da função sináptica observada apenas no envelhecimento normal. Então, com base nisso já estamos interessados em perguntar, bem, isso também está acontecendo na neurodegeneração? Isso é algo que também está acontecendo na doença de Alzheimer? Então, estamos realmente perguntando se esse tipo de mudança nos astrócitos com a idade faz parte do que permite que a demência progrida com o envelhecimento? Eles são jogadores ativos na perda de sinapse? Podemos fazer algo útil com isso no envelhecimento ou na neurogeração? Então, poderíamos reverter ou prevenir parte dessa perda de sinapse?
Feira da Bretanha: A doença de Alzheimer afeta quase 3 milhões de pessoas nos Estados Unidos a cada ano. E esse número está crescendo.
Feira da Bretanha: Normalmente, quando pensamos na doença de Alzheimer, pensamos em beta-amilóide ou tau, então essa perspectiva ou ângulo de astrócitos parece muito novo.
Nicola Allen: Parte do risco genético para a doença de Alzheimer tem mostrado que não apenas os astrócitos, mas também a micróglia ou outro tipo de célula glial presente no cérebro podem realmente ser algumas das células subjacentes. Algumas das mudanças que estão acontecendo. Então, acho que é um momento emocionante para estar nesta área de pesquisa porque as pessoas estão percebendo, obviamente, que o beta-amilóide e a tau são importantes, mas talvez existam outros caminhos que possamos tentar e direcionar para tentar obter alguma ajuda nesta doença.
Feira da Bretanha: E também é interessante porque quando você pensa apenas no cérebro, acho que a palavra que vem à mente primeiro é provavelmente neurônio. Então, se nesta investigação temos quantidades iguais de células gliais, nomeadamente astrócitos, porque é que as células gliais foram ignoradas?
Nicola Allen: Então, acho que uma das razões é, quero dizer, os neurônios são emocionantes. São ótimos para estudar. Você pode realmente gravar sua atividade em tempo real. Então, é realmente incrível. Você pode realmente ver o que está acontecendo. Eles são uma leitura direta da função do cérebro. Então, acho que parte disso foi nossa incapacidade de medir essas mesmas coisas em astrócitos.
Nicola Allen: Então, a falta de ferramentas disponíveis para monitorarmos realmente o que essas células estavam fazendo porque elas não têm essa atividade elétrica. Parecia que eles não estavam fazendo nada, mas quando você começa a olhar para eles, um de nossos colegas, Axel Nimmerjahn, aqui no Salk, ele pode monitorar a atividade dos astrócitos em tempo real observando outro sinal, o aumento nos níveis de cálcio. Então, o trabalho de laboratórios como o dele agora mostra que essas células estão envolvidas nesses processos contínuos de atividade neuronal. É apenas em uma escala mais lenta. Acho que assim que começarmos a pensar nelas como tipos de células separados, como elas são, e criarmos ferramentas para monitorá-las especificamente, obteremos muito mais informações sobre o que elas estão fazendo no cérebro. Há muito a ser explorado e acho que Salk é um ótimo lugar para isso, porque temos vários grupos diferentes trabalhando nessa área.
Feira da Bretanha: Além de sua pesquisa, eu só queria aprender um pouco mais sobre você e sua carreira para se tornar um neurocientista.
Feira da Bretanha: Então, você sempre soube que queria ser neurocientista?
Nicola Allen: Sempre gostei de biologia. Não necessariamente neurociência, mas sempre gostei de biologia no ensino médio. E depois na universidade, a mesma coisa, biologia, e depois fiquei muito interessado em neurociência e imunologia assim como, eu acho, duas das áreas que ainda têm muito a aprender, essencialmente, então é nisso que eu foquei.
Nicola Allen: Acho que minha parte favorita de ser um cientista em geral é apenas a descoberta. Para que você possa ter ideias, ter uma hipótese, entrar e testar e depois obter uma resposta. E de vez em quando você tem um grande avanço e é muito emocionante.
Nicola Allen: Quando descobrimos que a proteína glipicana tinha efeito sobre as sinapses, isso foi depois de anos de trabalho. Mas quando você finalmente consegue esse avanço, é um ótimo dia e leva a muitas, muitas descobertas.
Feira da Bretanha: Você tem algum conselho para aspirantes a jovens cientistas?
Nicola Allen: Acho que você tem que ter certeza de que está fazendo algo de que gosta. Você acabou de falar sobre parte do que o mantém como cientista é a empolgação, porque pode levar muito tempo até que você tenha uma descoberta. Então, eu acho que a perseverança é importante e também ter isso, sempre ter esse objetivo maior em mente. Portanto, pense por que você está fazendo isso, o que o motiva e certifique-se de que isso o motive.
Feira da Bretanha: Então, quanto tempo leva um de seus projetos de pesquisa típicos desde a ideia até a publicação de um artigo?
Nicola Allen: Então, cada artigo no laboratório provavelmente leva quatro ou cinco anos desde o início até a publicação final. Então, sim, você tem que perseverar porque dentro disso há alguns momentos de Eureka e um avanço, mas muito do resto é apenas ter certeza de que você está certo.
Feira da Bretanha: Quando você se depara com uma dessas descobertas mais emocionantes, você se surpreende nesse momento?
Nicola Allen: Eu não sei sobre admiração, mas definitivamente “viva!”.
Feira da Bretanha: E você falou um pouco sobre o futuro do seu trabalho, mas o que é um futuro mais amplo para a pesquisa de astrócitos?
Nicola Allen: Acho que é um ótimo momento para estar nessa área porque mais e mais neurocientistas estão percebendo que, se você quiser entender o cérebro completamente, seja em desenvolvimento, em uma função adulta ou em uma doença, então você tem que pensar sobre todo o cérebro. Então, todas as células com as quais os neurônios interagem. Então, acho que é emocionante para nós estar nesta área olhando para astrócitos, porque agora estamos realmente pensando em como podemos usar essas células terapeuticamente, será muito importante.
Feira da Bretanha: Obrigado por se juntar a nós hoje, Dr. Allen. Foi um prazer ter você. Foi ótimo estar aqui. Junte-se a nós na próxima vez para obter mais ciência Salk de ponta.
Na Salk, cientistas de renome mundial trabalham em conjunto para explorar ideias grandes e ousadas, desde o cancro à doença de Alzheimer, do envelhecimento às alterações climáticas. “Where Cures Begin” é uma produção do Escritório de Comunicações do Salk Institute.