Um grupo de cientistas da UCL criou com sucesso sensores de força mecânica diretamente nos cérebros em desenvolvimento e na medula espinhal de embriões de galinha, o que eles esperam que melhore a compreensão e a prevenção de malformações congênitas, como a espinha bífida.
O estudo, publicado em Materiais da Natureza e em colaboração com a Universidade de Pádua e o Instituto de Medicina Molecular do Vêneto (VIMM), usa biotecnologias inovadoras para medir as forças mecânicas exercidas pelo embrião durante seu desenvolvimento.
Essas forças são cruciais na formação de órgãos e sistemas anatômicos, como a formação do tubo neural, que dá origem ao sistema nervoso central.
Malformações congênitas da medula espinhal afetam cerca de um em cada 2.000 recém-nascidos na Europa a cada ano.
Embora essas malformações sejam estudadas há décadas, elas não podem ser totalmente explicadas apenas por meio de estudos moleculares e genéticos.
Como resultado, os pesquisadores agora estão observando as forças físicas e mecânicas nos tecidos durante o desenvolvimento do embrião. No entanto, isso pode ser desafiador, pois a medula espinhal embrionária é minúscula – muito pequena para ser vista a olho nu – e extremamente delicada. Os dispositivos de medição de força, portanto, precisam ser igualmente pequenos e macios para evitar interromper o crescimento normal.
Para superar essas dificuldades, os pesquisadores imprimiram em 3D pequenos sensores de força (cerca de 0,1 mm de largura) diretamente dentro do sistema nervoso em desenvolvimento de embriões de galinha.
Esses sensores de força começam como um líquido aplicado diretamente aos embriões em desenvolvimento. Quando exposto a um laser forte, o líquido se transforma em um sólido semelhante a uma mola. Esse sólido se fixa à medula espinhal em crescimento dos embriões e é deformado pelas forças mecânicas produzidas pelas células do embrião.
Isso permitiu que eles medissem as forças mínimas — cerca de um décimo do peso de um cílio humano — que os embriões devem gerar para formar a medula espinhal.
Para o desenvolvimento embrionário normal, essas forças devem ser maiores que as forças negativas opostas.
Quantificar as forças permitiria aos pesquisadores explorar medicamentos capazes de aumentar suficientemente as forças positivas ou diminuir as negativas, a fim de ajudar a prevenir malformações congênitas, como a espinha bífida.
Esses medicamentos também podem complementar os benefícios da ingestão de ácido fólico – uma estratégia bem estabelecida para prevenir problemas de desenvolvimento antes e durante a gravidez.
A autora principal, bolsista de pós-doutorado Marie Sklowdowska Curie, Dra. Eirini Maniou (Instituto de Saúde Infantil Great Ormond Street da UCL e Universidade de Pádua), disse: “Graças ao uso de novos biomateriais e microscopia avançada, este estudo promete uma mudança radical no campo da mecânica embrionária e estabelece as bases para uma compreensão unificada do desenvolvimento.
“Nosso trabalho abre caminho para a identificação de novas estratégias preventivas e terapêuticas para malformações do sistema nervoso central.”
O grupo de pesquisa também demonstrou que a mesma tecnologia poderia ser aplicada às células-tronco humanas, à medida que elas se desenvolvem em células da medula espinhal.
No futuro, isso permitiria comparações entre células-tronco de doadores saudáveis e pacientes com espinha bífida, com o objetivo de entender por que algumas pessoas desenvolvem a condição.
O coautor sênior, Dr. Gabriel Galea (Instituto de Saúde Infantil UCL Great Ormond Street), disse: “Esta tecnologia é muito versátil e amplamente aplicável a muitos campos de pesquisa, e esperamos que ela seja rapidamente adotada e aplicada por outros grupos para abordar questões fundamentais.”
O coautor sênior, Professor Nicola Elvassore (Universidade de Pádua e VIMM), acrescentou: “Esta descoberta não apenas nos permite entender melhor as forças mecânicas em jogo durante o desenvolvimento embrionário, mas também oferece novas perspectivas para intervir e prevenir condições como a espinha bífida.
“A capacidade de quantificar forças embrionárias com tanta precisão representa um avanço significativo na pesquisa biomédica.”
- University College London, Gower Street, Londres, WC1E 6BT (0) 20 7679 2000
