"Com esta nova descoberta, agora podemos gerar em um prato a falha neuronal que é semelhante ao que ocorre no cérebro do paciente de Parkinson", disse Jian Feng, PhD, autor principal do trabalho e professor de fisiologia e biofísica.
"Uma variedade de estudos e esforços de descoberta de drogas podem ser implementados nestes neurônios humanos para acelerar a descoberta de uma cura para a doença de Parkinson".
Melhorando a Compreensão dos Mecanismos Moleculares
O trabalho fornece uma plataforma útil para uma melhor compreensão dos mecanismos moleculares no trabalho na doença, disse Feng.
As oscilações anormais nos neurônios que controlam o movimento, que provavelmente causam tremores que caracterizam a doença de Parkinson, têm sido relatadas em pacientes com a doença.
As oscilações surgiram há décadas, quando alguns pacientes de Parkinson começaram a sofrer estimulação cerebral profunda como tratamento, uma vez que seus medicamentos deixaram de ser eficazes. Os neurocirurgiões que realizaram o procedimento notaram explosões rítmicas de atividade ou oscilações entre os neurônios em pacientes quando eles usaram eletrodos para anular a atividade cerebral para estimular o cérebro.
"Nossos corpos se movem porque há coordenação entre a contratação e a relaxação de nossos músculos", explicou Feng. "Tudo é exquisitamente programado dentro da estrutura cerebral chamada ganglio basal".
As explosões rítmicas de atividade ou as oscilações que os neurocirurgiões viram nos cérebros dos pacientes de Parkinson sinalizaram que algo nesse sistema se desagregou - mas não estava claro exatamente como eles se derrubaram.
Avanço é 'Dramatico'
Feng e seus colegas geraram células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) das células da pele de pacientes com mutações no gene Parkin.
Anos antes, o time de Feng usou a mesma tecnologia para descobrir que essas mutações causam a doença de Parkinson, interrompendo as ações da dopamina, o que é necessário para o movimento físico normal. Quando não há dopamina suficiente, ocorre um desequilíbrio na neurotransmissão, resultando em doença de Parkinson.
"O que encontramos em nossa nova pesquisa é bastante dramático", disse ele. "Quando gravamos a atividade elétrica nos neurônios com mutações Parkin, você pode ver claramente as oscilações".
As mutações induzem uma mudança na forma como os neurônios se comunicam, disse Feng.
"Normalmente, a comunicação entre esses neurônios não é repetitiva", disse ele, "mas neste caso, suspeitamos que a oscilação reduz o conteúdo da informação que está sendo transmitida. É quase como gaguejar, como se agora o neurônio não consiga entender as instruções para o movimento normal. Todo o "ouvido dos neurônios" é um disparate. "
Para se certificar de que as oscilações foram causadas por mutações Parkin, os pesquisadores usaram um vírus para resgatar as mutações. Com o parkin normal de volta ao neurônio, as oscilações desapareceram.
Feng observou que a pesquisa foi extremamente tediosa. Os neurônios tiveram de ser cultivados por mais de 100 dias, e o meio precisava ser mudado a cada dois dias.
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Oscilações
A imagem A descreve o estourar ou oscilações rítmicas de correntes elétricas medidas em picoamperes em neurônios de pacientes com Parkinson.
A imagem B mostra que não há oscilação das correntes elétricas nos neurônios de indivíduos normais.
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Fornecer o potencial para o rastreio de drogas
"Esta pesquisa nos dá uma maneira muito boa de pesquisar drogas porque o fenótipo é muito parecido com o que está acontecendo no cérebro", disse Feng.
"O que bloqueia a oscilação no prato pode ser um potencial candidato a medicamentos". Essa idéia levou a discussões com a Q-State Biosciences, uma startup desenvolvida pelos professores da Universidade de Harvard, Adam E. Cohen, PhD e Kevin Eggan, PhD, que se concentra em Células-tronco e tecnologias optogenéticas.
A Q-State Biosciences está interessada em desenvolver uma técnica de alto rendimento, o que seria altamente valioso para as empresas farmacêuticas que desejam exibir rapidamente potenciais candidatos a medicamentos para a doença de Parkinson.
Documento publicado em Cell Report
O artigo, “Dopamine Induces Oscillatory Activities in Human Midbrain Neurons with Parkin Mutations,” foi publicado em 2 de maio em Cell Reports.
Zhen Yan, PhD, professor de fisiologia e biofísica, é co-autor sênior com Feng.
Ping Zhong, PhD, cientista de pesquisa, é o primeiro autor junto com Zhixing Hu, PhD, associado pós-doutorado e Houbo Jiang, PhD, cientista de pesquisa, todos no Departamento de Fisiologia e Biofísica.
O estudo foi financiado pelo NYSTEM, pelo Department of Veteran’s Affairs nos EUA e pelos Institutos Nacionais de Saúde. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Medicine.
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