08 de julho de 2022  | por Redação WebContent

2022 celebra a oitava edição do BRAINN CONGRESS, a segunda realizada inteiramente em formato virtual. Em um ambiente digital repleto de interação, os participantes – estudantes e pesquisadores de todo o Brasil – expuseram trabalhos, assistiram a dezenas de horas de programação de alta qualidade e puderam participar de debates sobre alguns dos assuntos científicos mais relevantes da atualidade, em encontros com profissionais de renome internacional.

Os participantes do evento puderam explorar um ambiente virtual especialmente criado para o Congresso.

AS PALESTRAS DO BRAINN CONGRESS

DEBATES SOBRE TEMAS DE ALTA RELEVÂNCIA EM NEUROCIÊNCIAS

DIA 01: EPILEPSIA, ÔMICA E FAKE NEWS

O evento teve início no dia 04 de abril, com as palestras da dra. Simoni Avansini, do jovem pesquisador FAPESP Diogo Troggian Veiga e o impactante encerramento do dr. Luiz Carlos Dias, em uma conversa franca sobre fake news, moderada pelo Coordenador de Educação e Difusão de Conhecimento do CEPID BRAINN, dr. Li Li Min.

A palestra da dra. Avansini retomou temas caros à pesquisadora, que trabalha há anos no estudo de malformações corticais. Avansini apresentou os resultados de um estudo conjunto entre a Unicamp e a Universidade de San Diego, na Califórnia, sobre displasia cortical focal – um tema já explorado em detalhes aqui no website do CEPID. Esse tipo de displasia é a principal causa de epilepsia resistente a medicamentos em crianças, e possivelmente a segunda causa dessa resistência em adultos.

O jovem pesquisador FAPESP dr. Diogo Veiga, atualmente trabalhando na FCM Unicamp junto à pesquisadora do CEPID BRAINN dra. Íscia Lopes-Cendes, explicou em palestra os trabalhos em ômica e single-cell relacionados ao cérebro humano e a doenças neurológicas conduzidos por seu grupo de pesquisas, além de apresentar um panorama atual destas áreas de estudos.

Palestra do dr. Diogo Troggian Veiga, Jovem Pesquisador FAPESP, no 1º dia do 8th BRAINN CONGRESS, em 04 de abril de 2022.

O primeiro dia de palestras terminou com um bate-papo com o dr. Luiz Carlos Dias, da Unicamp, sobre fake news e a enorme relevância que elas tiveram ao longo da pandemia da COVID-19. Luiz participou ativamente de importantes debates públicos sobre conscientização científica nos últimos meses, sendo convidado a mesas redondas para interações com outros grandes divulgadores científicos e influenciadores digitais, e trouxe para a sessão especial que fechou a noite detalhes impressionantes sobre o impacto negativo que as notícias falsas têm na criação de uma sociedade coesa e cientificamente orientada.

Palestra do dr. Luiz Carlos Dias, da Unicamp, sobre Fake News, na Sessão Especial do 1º dia do 8th BRAINN CONGRESS, em 04 de abril de 2022. Mediação: dr. Li Li Min, CEPID BRAINN / Unicamp.

 Ao longo do primeiro dia, assim como ocorreu nos demais dias de evento, alunos apresentaram seus trabalhos em sessões orais e de pôsteres, tendo a oportunidade de apresentar, ao vivo e para todo o público do BRAINN CONGRESS, os principais resultados de suas pesquisas de mestrado, doutorado e pós-doutorado.

DIA 02: IMAGEAMENTO CEREBRAL, DOPAMINA, TRATAMENTOS PARA NEURODEFICIÊNCIAS E NEUROEDUCAÇÃO

O segundo dia do evento começou com a palestra do pesquisador do CEPID BRAINN e professor do Instituto de Física da Unicamp, dr. Rickson Mesquita. Rickson falou sobre uma solução para um dos grandes problemas da neuroimagem: conseguir bons dados de estudo em fisiologia sistêmica global, com foco no cérebro humano. A estratégia apresentada utiliza luz no espectro próximo ao infravermelho, com resultados surpreendentes.

Palestra “Assessment of global systemic physiology with near-infrared light and its implications to neuroimaging” do dr. Rickson Mesquita, da Unicamp, no 2º dia do 8th BRAINN CONGRESS, em 05 de abril de 2022.

A palestra seguinte trouxe a dra. Adrienne Fairhall, professora do Departamento de Fisiologia e Biofísica da Universidade de Washington, em uma discussão sobre sinalização dependente do contexto na dopamina, uma das moléculas presentes no cérebro “mais populares” atualmente, conforme citou a pesquisadora, dados os inúmeros artigos e reportagens que vinculam a dopamina a efeitos importantes no cotidiano, como o “vício” em tecnologia.

Palestra da dra. Adrienne Fairhall, da University of Washington, no 2º dia do 8th BRAINN CONGRESS, em 05 de abril de 2022.

O segundo dia de apresentações também marcou a presença de outra convidada internacional, a dra. Elizabeth Condliffe, da Universidade de Calgary, no Canadá, que trabalha em aprimoramentos de tratamentos para pessoas com paralisia cerebral e outras neurodeficiências crônicas. Seu foco de estudos é o aperfeiçoamento de intervenções clínicas, a fim de promover mudanças neuroplásticas e diminuir os efeitos negativos dessas deficiências ao longo da vida do paciente. A dra. Condliffe falou, ainda, sobre os benefícios do uso de tecnologias inovadoras – como robôs – na neuroreabilitação.

Palestra “Neurorehabilitation Delivery and Assistive Devices: the potential roles of Robotic Gait Trainers”, da dra. Elizabeth Condliffe, da University of Calgary, no 2º dia do 8th BRAINN CONGRESS, em 05 de abril de 2022.

Finalizando o segundo dia do Congresso, o dr. Li Li Min conversou com a professora responsável pela unidade de saúde dos adolescentes no Departamento de Pediatria da Unicamp, a dra. Lilia d´Souza-Li, sobre Neuroeducação. A conversa, com ampla interação com o público, abordou a relevância dos conhecimentos mais atuais sobre formação e plasticidade cerebral na saúde e no cotidiano de adolescentes e jovens adultos.

DIA 03: COVID E REABILITAÇÃO MOTORA

A quarta-feira, dia 06 de abril, marcou a despedida do Congresso deste ano. O dia foi iniciado com a aguardada palestra da dra. Clarissa Yasuda, pesquisadora do CEPID BRAINN, sobre os impactos no cérebro do vírus SARS-CoV-2, abordando as diversas consequências da infecção pelo novo coronavírus. Yasuda atuou desde o início da pandemia na linha de frente contra a COVID-19 e conhece de perto os efeitos nefastos do vírus na saúde humana, assim como os efeitos de longo prazo da doença.

Palestra da dra. Clarissa Yasuda, da Unicamp, no 3º dia do 8th BRAINN CONGRESS, em 06 de abril de 2022.

Fechando o evento, falou o dr. Alexandre Brandão, pesquisador associado do CEPID, com larga experiência em cinesiologia e interação humano-computador na reabilitação motora. Seu trabalho já resultou em diversas inovações em áreas como realidade virtual e reconhecimento gestual. Na palestra, Brandão apresentou os resultados da BRAINN_VR Initiative, utilizando técnicas e tecnologias modernas na reabilitação neurofuncional.

Palestra “BRAINN_VR Initiative: an approach for virtual rehabilitation and neurofunctional recovery”, do dr. Alexandre Brandão, da Unicamp, no 3º dia do 8th BRAINN CONGRESS, em 06 de abril de 2022.

PREMIAÇÕES

Como já é tradição nos Congressos BRAINN, prêmios foram oferecidos aos melhores trabalhos inscritos pelos alunos neste ano. No total, mais de 70 trabalhos foram aceitos e apresentados durante o evento. Confira a seguir a lista dos vencedores do “Best Paper Awards“:

GRADUAÇÃO

Sessão Oral

• “Gray matter atrophy associated with anxiety and depression after mild COVID-19 infection” – Beatriz A Costa
• “Effects of pharmacoresponse on in-vivo neuronal damage in MTLE patients: a longitudinal study” – Eloisa B Granussio
• “Fully Automated Tool for Consciousness Classification Using EEG” – Giovana Gouvea
• “Histopathological evaluation of white matter glia and correlation with MRI findings from epilepsy patients surgically treated in a Brazilian institution” – Ingrid C. S. Cardoso
• “Development of Virtual Reality scenarios attached to a motor imagery based BCI for rehabilitation of lower and upper limbs” – João A. S. Meireles
• “Motor skills dysfunction and fatigue persist after mild infection by SARS-COV 2” – Maria J Mendes

Sessão Pôster

• “Searching for biomarkers of drug resistance in mesial temporal lobe epilepsy using ¹H-NMR spectroscopy” – Alexandre Godoi

MESTRADO

Sessão Oral

• “A pipeline for automated quality assessment of MRSI spectra based on Fuzzy ART neural network and k-means” – Gabriel SM Dias
• “Cannabidiol induces changes in genes associated with energy metabolism, protein translation, neuroplasticity, and chromatin changes in mice ventral CA1 neurons” – João Paulo D Machado
• “Clinical predictors of positive genetic investigation in Developmental and Epileptic Encephalopathies” – Maria Luiza Benevides

Sessão Pôster

“Volumetric Segmentation of the Corpus Callosum: comparing 2D and 3D nnU-Net models trained on diffusion MRI” – Joany Rodrigues

DOUTORADO

Sessão Oral

• “Characterization of the gut microbiome in patients with different forms of epilepsy and autoimmune encephalitis” – Diana M Mejía
• “The role of genomic footprint in the mechanisms underlying mesial temporal lobe epilepsy: a single-cell approach” – Jaqueline Geraldis
• “Static vs. dynamic functional connectivity for EEG-based motor imagery BCIs” – Paula G Rodrigues
• “Fatigue, somnolence and depression persist after six months in recovered individual after the acute COVID-19” – Rafael Batista João

Sessão Pôster

• “Individual characterization of epilepsy patients using functional connectivity” – Bruna M Carlos

PÓS-GRADUAÇÃO

Sessão Oral

• “Circulating nucleic acids as a potential non-invasive biomarker for predicting pharmacoresistant in patients with mesial temporal lobe epilepsy” – Danielle C.F. Bruno
• “The transcriptome of mesial temporal lobe epilepsy with hippocampal sclerosis” – Estela M Bruxel

Sessão Pôster

• “Multiomics analysis in the plasma of patients in chronic phase of ischemic stroke: insights into molecular mechanisms leading to recovery” – Amanda Donatti

AGENDA

O oitavo Congresso do CEPID BRAINN foi organizado pelo CEPID com apoio da FAPESP e da Universidade Estadual de Campinas, e patrocínio da Brain Support Corporation, e ocorreu entre os dias 04 e 06 de abril de 2022.

Mais informações sobre o evento – tanto sobre as edições passadas quanto sobre o nono Congresso – podem ser encontradas no website oficial: www.brainncongress.com

17 de março de 2022  | publicado originalmente em Agência FAPESP

Luciana Constantino | Agência FAPESP – A displasia cortical focal é uma malformação cerebral responsável por um dos tipos mais graves de epilepsia. O tratamento para esses casos ainda é difícil, seja pela falta de drogas eficazes ou por dificuldade de acesso a cirurgia. Agora, um novo modelo humano criado por pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) a partir de células de pacientes abre oportunidades para testar terapias e medicamentos mais específicos.

Em parceria com um grupo da Universidade da Califórnia, em San Diego, os cientistas criaram os primeiros modelos de organoides (cultura celular 3D que contém tipos de células específicas do órgão que se deseja estudar) corticais que mimetizam a displasia cortical focal, caracterizada por uma malformação do córtex. Identificaram mecanismos que podem estar envolvidos no surgimento da anomalia ainda durante a formação do cérebro. Também conseguiram obter registros elétricos que se aproximam da descarga neuronal associada a crises epilépticas em humanos.

Os resultados foram publicados na revista Brain, da Oxford Academic, uma das mais relevantes em neurologia clínica e neurociências. Podem contribuir com trabalhos futuros voltados a testar drogas contra a epilepsia grave, aquela que acomete indivíduos que, mesmo depois de dois anos de uso da medicação adequada e ou de cirurgia, continuam a ter crises frequentes.

Os organoides (órgão desenvolvido in vitro que simula a morfologia e o funcionamento de parte do cérebro) foram cultivados a partir de células da pele de quatro pacientes com epilepsia grave tratados no Hospital de Clínicas da Unicamp. Essas células foram reprogramadas para se tornar células-tronco pluripotentes, diferenciando-se, em seguida, em células neurais.

Ao fazer análises morfológicas, moleculares e funcionais dos organoides, o grupo identificou características desta malformação cortical, entre elas alteração na proliferação celular, hiperexcitabilidade da rede neuronal, presença de neurônios dismórficos e de células “balão”, chamadas assim por causa de seu formato (parecem híbridas, tendo o núcleo como se fosse o de um neurônio e o citoplasma como o de um astrócito).

“Encontramos alteração molecular compatível com o que se espera em vias celulares relacionadas com desenvolvimento e maturação de neurônios. Também demonstramos que é possível gerar organoide cortical com atividade elétrica que se aproxima do que se entende como descarga neuronal associada à epilepsia. Portanto, obtivemos um modelo próximo do que vemos em pacientes, que poderá, futuramente, ser usado para fazer triagem de medicações já existentes”, resume Iscia Lopes-Cendes, professora da Faculdade de Ciências Médicas da Unicamp e coautora do artigo.

A pesquisa foi realizada durante o pós-doutorado de Simoni Avansini, no âmbito do Instituto Brasileiro de Neurociência e Neurotecnologia (BRAINN) – um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP. O trabalho também recebeu financiamento por meio de outros três projetos (17/50404-1, 19/09090-9 e 18/02967-0).

Até então havia uma limitação para estudos desse tipo de epilepsia em modelos animais, incluindo roedores, porque o córtex cerebral é bem diferente do córtex humano e não apresenta esse tipo de malformação. “Na área da epilepsia, esse é um estudo muito importante. Ao longo de anos foram várias tentativas, com erros e acertos. O resultado coroa a busca da Simoni, que manteve algo importante em um pesquisador: a perseverança”, afirma Lopes-Cendes, que é pesquisadora principal no BRAINN.

Doença neurológica sem cura, a epilepsia afeta cerca de 50 milhões de pessoas no mundo, segundo dados da Organização Mundial da Saúde (OMS). Estima-se que no Brasil sejam 2 milhões de registros.

Os pacientes com casos graves chegam a ter entre 40 e 50 convulsões por dia, com perda de sentido e queda. O tratamento é feito com uma combinação de medicamentos, que nem sempre funciona. A maior parte das drogas diminui a atividade dos neurônios de forma generalizada, controlando as crises, mas provocando muitos efeitos colaterais, como sonolência e alteração de memória. Outra alternativa é a cirurgia, em que é retirada a parte do cérebro afetada pela malformação.

As crises não controladas, além de ter impacto na rotina do paciente, são um grave risco de morte súbita e prematura (chegando a ser até três vezes maior do que entre a população geral). Além disso, aproximadamente metade das pessoas adultas com epilepsia tem outros tipos de transtornos, como depressão e ansiedade (leia mais em: www.who.int/publications/i/item/epilepsy-a-public-health-imperative).

“Conseguimos mimetizar o desenvolvimento do neocórtex e algumas características básicas da displasia cortical focal. A vantagem é que obtivemos um modelo humano, mantendo o background genético do paciente. Com o organoide é possível estudar cada estágio da malformação, que começa no desenvolvimento do córtex, com repercussão na proliferação e diferenciação das células”, diz Avansini à Agência FAPESP.

Na literatura ainda não está claro como o desenvolvimento cortical anormal pode contribuir para a geração de crises epilépticas no tecido cortical displásico. Em 2018, outro artigo publicado pelo grupo, resultado do doutorado de Avansini, havia sugerido que a desregulação na expressão de um gene chamado NEUROG2, importante para o processo de diferenciação dos neurônios e das células da glia (astrócitos, oligodendrócitos e micróglias), teria um papel-chave no desenvolvimento da doença (leia mais em: agencia.fapesp.br/27733/).

Amostra

Os pesquisadores usaram células da pele de quatro pacientes que não responderam ao tratamento com medicação nem à cirurgia. Um deles chegou a passar por três procedimentos cirúrgicos que resultaram na redução da quantidade de crises, mas ainda sem alcançar o resultado esperado. Os outros três indivíduos fizeram duas cirurgias, entre eles uma criança que começou com convulsões aos 14 meses de idade e teve a parte da fala afetada.

“Nossos dados apontam para uma ruptura molecular na junção das células neuroepiteliais que afetaria alguns neurônios que formam a placa cortical, levando a alterações na rede neural. Essas, por sua vez, tornariam esses pacientes suscetíveis à epilepsia”, afirma o professor Alysson Muotri, da Universidade da Califórnia e um dos autores correspondentes do artigo, em vídeo de divulgação do trabalho.

Para capturar os registros elétricos, os cientistas usaram duas técnicas, sendo uma delas inovadora na área: colocaram o organoide em placa com eletrodos e introduziram o eletrodo dentro do organoide. Esses eletrodos foram desenvolvidos especificamente para a pesquisa.

O grupo também conseguiu trabalhar com organoides de três e cinco meses, o que é difícil de obter porque eles tendem a morrer em pouco tempo por não terem sistema vascular.

“Somos movidos por desafios. Tive um familiar com epilepsia que faleceu em decorrência de uma das crises. Quando vivenciamos isso, sabemos exatamente o que vai no coração das famílias. Isso é o que me move. Conseguimos avançar em muitas coisas, mas ainda é preciso fazer mais, a busca continua”, afirma Avansini.

Segundo a pesquisadora, o próximo passo é buscar entender mais a formação da epilepsia e colocar foco na região proliferativa para entender como as células e o circuito se formam. E, se houver alteração nessa etapa, como é possível interferir no sistema para levar a novos tratamentos.

Agora, Avansini é pesquisadora no Laboratório de Bioimagem, dentro do Laboratório Nacional de Biociências (LNBio), instituição de pesquisa especialmente focada para o uso da luz síncrotron. O LNBio integra o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) com outros três laboratórios: o Nacional de Luz Síncrotron (LNLS/Sirius), o Nacional de Biorrenováveis (LNBr) e o Nacional de Nanotecnologia (LNNano).

“Nosso CEPID cumpriu a tarefa de produzir boa ciência e formar pesquisadores independentes que continuarão fazendo boa ciência”, completa Lopes-Cendes.

O artigo Junctional instability in neuroepithelium and network hyperexcitability in a focal cortical dysplasia human model está disponível em: https://academic.oup.com/brain/advance-article-abstract/doi/10.1093/brain/awab479/6484506?redirectedFrom=fulltext&login=false.

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

18 de fevereiro de 2022  | por Meghie Rodrigues, na Revista Pesquisa FAPESP

Um grupo de pesquisadores das universidades Estadual de Campinas (Unicamp) e da Califórnia em San Diego (UCSD), nos Estados Unidos, desenvolveu uma técnica nova de cultivo em laboratório de organoides que mimetizam o córtex cerebral. Chamados de minicérebros, eles permitem simular e observar o surgimento de epilepsias de difícil tratamento comumente causadas por um tipo específico de lesão, a displasia cortical focal. Essa alteração tem como um de seus efeitos a geração de neurônios dismórficos, maiores e com mais conexões do que o normal, que disparam sinais elétricos de forma desordenada e levam a crises convulsivas frequentes. Cerca de 30% das pessoas com epilepsia apresentam diferentes formas da doença que não respondem a tratamentos medicamentosos ou cirúrgicos.

Para estudar a epilepsia decorrente da displasia cortical focal, a equipe de cientistas desenvolveu minicérebros maduros nos quais foi possível acompanhar o desenvolvimento do córtex cerebral e a formação de diferentes células neurais, como as da glia, que dão suporte e proteção aos neurônios, e o aparecimento dos neurônios dismórficos. Os organoides foram “envelhecidos” por um período de 90 a 150 dias antes de serem empregados nos experimentos, um dos grandes diferenciais do método. Nas simulações, os pesquisadores puderam observar a formação da atividade elétrica em um processo que emula o padrão observado no cérebro de um feto durante seu primeiro trimestre de desenvolvimento. Os resultados do estudo foram publicados em dezembro na revista científica Brain.

A displasia cortical focal é uma má-formação cerebral que ocorre durante a gestação.  Cada indivíduo apresenta os sintomas de epilepsia em momentos diferentes da vida, não necessariamente na infância. Recém-nascidos ainda não têm um nível de desenvolvimento cerebral o suficiente para ter crises de epilepsia. “Mas é muito provável que essa pessoa com displasia vai manifestar a doença em algum momento da vida”, diz a médica geneticista Iscia Lopes-Cendes, da Faculdade de Ciências Médicas (FCM) da Unicamp, coordenadora da equipe que produziu os minicérebros ao lado do neurocientista brasileiro Alysson Muotri, da UCSD. Os trabalhos de Lopes-Cendes fazem parte das atividades do Instituto de Pesquisa sobre Neurociências e Neurotecnologia (BRAINN), um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepid) financiados pela FAPESP.

“Uma pessoa com epilepsia grave causada por displasia cortical focal tem entre 40 e 50 crises epilépticas por dia. Isso impossibilita crianças de irem à escola e adultos de terem uma vida normal”, comenta a neurocientista Simoni Avansini, autora principal do artigo, que fez pós-doutorado na Unicamp e na UCSD sobre o cultivo de organóides cerebrais e hoje trabalha no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM).

Os chamados minicérebros são organoides que reúnem diferentes tipos de células cerebrais (vistos por microscopia eletrônica). Simoni Avansini / CNPEM.

Um córtex cerebral saudável é organizado em seis camadas. As células de cada segmento trabalham de forma ordenada e conectada. No cérebro com displasia, as camadas do córtex não são bem diferenciadas. Existem algumas células anormais, neurônios dismórficos e células em formatos de balão. Os neurônios dismórficos provavelmente são os principais responsáveis por gerar crises de epilepsia, ou seja, por produzir descargas elétricas anormais que provocam as crises.

Apesar do nome, os chamados minicérebros não se parecem com pequenos encéfalos. São um conjunto de diferentes células cerebrais que formam estruturas do tamanho da cabeça de um alfinete capazes, em tese, de se “comportar” em linhas gerais como os tecidos do órgão. Várias doenças e condições clínicas, como a esquizofrenia, têm sido simuladas por meio da criação de diferentes organoides desse tipo. Minicérebros para o estudo da ação do vírus zika no sistema nervoso, por exemplo, não precisam ser tão “envelhecidos”. Após uma semana de cultivo em laboratório já podem ser utilizados.

Para criar os minicérebros, a equipe reprogramou células-tronco adultas retiradas da pele de quatro pacientes com epilepsia causada por displasia cortical focal, que foram internados para cirurgia no Hospital de Clínicas da Unicamp. Inicialmente, elas foram transformadas em células-tronco de pluripotência induzida (iPSC), que têm a capacidade de se desenvolver e se transformar em diversos tipos de células. “Em seguida, diferenciamos as iPSCs em células neurais, que foram cultivadas sob agitação para obter os minicérebros”, explica Lopes-Cendes. Para ter um grupo controle, o mesmo processo foi repetido com células de pessoas saudáveis do mesmo sexo e idade próxima dos pacientes com displasia. O objetivo final da comparação era ter um modelo humano para entender a fisiopatologia da displasia cortical focal.

Para o neurocientista José Eduardo Peixoto-Santos, da Escola Paulista de Medicina da Universidade Federal de São Paulo (EPM-Unifesp), o trabalho é inovador e abre muitas possibilidades nas pesquisas sobre displasia cortical e epilepsia. O fato de os pesquisadores da Unicamp e da UCSD não terem utilizado microeletrodos para estimular a corrente elétrica nos minicérebros mostra o alto grau de sofisticação do estudo. “A equipe aplicou uma luz para obter os estímulos elétricos nos minicérebros. Assim, a corrente elétrica é muito mais parecida com o que realmente ocorre no cérebro humano”, comenta Peixoto-Santos, que não participou do estudo. “Pouca gente trabalha com essa técnica, que é bem difícil de ser dominada.”
Segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS), cerca de 50 milhões de pessoas no mundo sofrem hoje de epilepsia. Mais de 80% delas vive em países de renda baixa ou média, muitas sem o tratamento necessário. Entender melhor como os neurônios dismórficos se formam em um cérebro com displasia cortical focal – e o caminho que a atividade elétrica percorre em um episódio de crise epiléptica – pode fazer avançar o conhecimento das causas da doença e talvez levar a tratamentos mais específicos.

Projeto
Instituto Brasileiro de Neurociência e Neurotecnologia – Brainn (nº 13/07559-3); Modalidade Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepid); Pesquisador responsável Fernando Cendes (Unicamp); Investimento R$ 28.676.399,62

Artigo científico
AVANSINI. S. H. et al. Junctional instability in neuroepithelium and network hyperexcitability in a focal cortical dysplasia human model. Brain. 27 dez. 2021.

Este texto foi originalmente publicado por Pesquisa FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

25 de janeiro de 2022  | Redação WebContent

Figura 1. Organoides corticais obtidos de células tronco pluripotente de pacientes com DCF

Pesquisadores do CEPID BRAINN e colegas, em um trabalho realizado pela dra. Simoni Avansini (uma das speakers do 8th BRAINN Congress) e em colaboração com a Universidade da California, San Diego (UCSD), publicaram um novo estudo no periódico Brain em que descrevem a criação de um modelo humano, baseado em organoides, para a displasia cortical focal, uma das formas mais comuns de malformação do córtex cerebral e responsável por um dos tipos de epilepsia de mais difícil tratamento.

O paper, intitulado “Junctional instability in neuroepithelium and network hyperexcitability in a focal cortical dysplasia human model“, está na edição de dezembro de 2021 do Brain, publicação científica da Oxford Academic Press com fator de impacto 13.5 (2020), o que o torna um dos 10 periódicos mais relevantes em neurologia clínica e em neurociências.

ESTUDANDO AS CAUSAS DA EPILEPSIA

A pesquisadora Simoni Avansini

Segundo a Organização Mundial da Saúde, a epilepsia afeta mais de 50 milhões de pessoas em todo o mundo, sendo uma das doenças neurológicas de maior incidência. Ainda segundo a entidade, estima-se que 70% dessas pessoas poderiam viver sem as crises convulsivas – principal característica da doença – caso fossem devidamente diagnosticadas e tratadas.

Atualmente, existem diversas opções de tratamentos por via medicamentosa ou por intervenção cirúrgica que, comprovadamente, reduzem o número de convulsões e permitem ao paciente levar uma vida de maior estabilidade e qualidade. Ainda assim, algumas formas de epilepsia são bastante evasivas mesmo aos tratamentos mais modernos.

A displasia cortical focal é a primeira causa de epilepsia de difícil controle em crianças e a segunda causa em adultos.

Uma dessas formas é a causada pela displasia cortical focal (DCF). O termo se refere a uma das malformações mais comuns do córtex cerebral, caracterizada por alterações na microarquitetura cortical e que pode ser acompanhada pelo aparecimento de células anormais (como “neurônios gigantes” e “células em balão”). A DCF pode causar quadros graves de epilepsia em crianças, e é refratária até mesmo aos melhores tratamentos disponíveis hoje, incluindo cirurgia. Como envolve alterações em microestruturas e na composição celular do cérebro, a DCF é uma condição complexa de se estudar. Mas o inovador modelo humano, descrito no artigo recém-publicado, pode definir uma nova era na compreensão dessa doença.

DETALHES DO ESTUDO

Figura 2. Registro da atividade elétrica no organoide cortical usando técnica inovadora desenvolvida pelo grupo de pesquisadores

No artigo, os pesquisadores descrevem o desenvolvimento de um modelo humano da DCF utilizando organoides, construídos a partir de material biológico de pacientes. Células dos pacientes são colhidas e reprogramadas para se tornarem células tronco pluripotentes, diferenciando-se, em seguida, em células neurais. Estas células são organizadas em estruturas tridimensionais chamadas de ‘organoides’, que ‘simulam’ a morfologia e o funcionamento de parte do cérebro, em uma escala “miniatura” (ver Figura 1 acima). Tudo para que os cientistas possam analisar, da maneira mais realista e direta possível, as diferentes etapas do desenvolvimento do córtex cerebral e a formação da atividade elétrica (Figura 2), sem precisar utilizar métodos invasivos e mantendo o background genético do paciente.

Por meio da análise morfológica e funcional desses organoides, os pesquisadores foram capazes de identificar características da DCF, como a alteração na proliferação celular, presença de neurônios dismórficos, de células balão e hiperexcitabilidade da rede neuronal. Além disso, descrevem no artigo outros detalhes estruturais e genéticos que podem ajudar na compreensão de como e por que a DCF ocorre, além de abrir caminhos para pesquisas sobre novos tratamentos para a condição.

“Nossos dados apontam para uma ruptura molecular na junção das células neuroepiteliais que afetaria alguns neurônios que formam a placa cortical (Figura 3), levando a alterações na rede neural que, por sua vez, tornariam esses pacientes suscetíveis à epilepsia”, explica o professor Alysson Muotri, da UCSD, em vídeo de divulgação sobre o trabalho (link abaixo).

Figura 3. Imunomarcação da proteina tubulina (verde) e de proteina de aderência celular N-caderina (vermelho) na região proliferativa dos organoides corticais, chamada de roseta neural. (A) Organoide de um indivíduo controle. (B) Organoide de um paciente com DCF, evidenciando a presença de roseta neurais muito grandes e acúmulo desta proteína no lúmen. Barra de escala: 100µm

A pesquisadora Iscia Lopes Cendes, do CEPID BRAINN e uma das coautoras do estudo, detalha a relevância dos achados: “(…) o desenvolvimento de novos tratamentos [para a DCF] é essencial. Sabendo disso, a dra. Avansini propõe um novo modelo, desenvolvido a partir de material biológico do próprio paciente. Com isso, abre-se a possibilidade de novos tratamentos serem criados e testados previamente ao uso em pacientes”.

Assista a um breve resumo sobre o trabalho (em inglês) no vídeo a seguir:

PARA SABER MAIS

Junctional instability in neuroepithelium and network hyperexcitability in a focal cortical dysplasia human model

Simoni H. Avansini, Francesca Puppo, Jason W. Adams, Andre S. Vieira, Ana C. Coan, Fabio Rogerio, Fabio R. Torres, Patricia A. O. R. Araújo, Mariana Martin, Maria A. Montenegro, Clarissa L. Yasuda, Helder Tedeschi, Enrico Ghizoni, Andréa F. E. C. França, Marina K. M. Alvim, Maria C. Athié, Cristiane S. Rocha, Vanessa S. Almeida, Elayne V. Dias, Lauriane Delay, Elsa Molina, Tony L. Yaksh, Fernando Cendes, Iscia Lopes Cendes, Alysson R. Muotri

Brain, 2021; awab479, https://doi.org/10.1093/brain/awab479

17 de dezembro de 2020  | por Redação WebContent

A biotecnologista dra. Simoni Avansini, vinculada ao CEPID BRAINN e ex-orientada da dra. Iscia Lopes-Cendes, recebeu o prestigiado prêmio “Return Home Fellowship” da International Brain Research Organization (IBRO). Simoni atualmente é Research Associate no Departamento de Pediatria da Universidade da Califórnia em San Diego, nos EUA.

Fundada em 1961, a International Brain Research Organization é a maior federação global de organizações de neurociência. O grupo visa a promover e apoiar a neurociência em todo o mundo, por meio de treinamento, ensino, pesquisa colaborativa, defesa legal e divulgação de conhecimento.

Neste prêmio, a IBRO oferece um incentivo de €20.000 a pesquisadores selecionados – oriundos de países menos desenvolvidos e que atualmente trabalham em centros de estudo de excelência – para que retornem às instituições de ensino superior de seu país natal e conduzam ali experimentos de ponta em neurociências, ajudando no avanço de suas carreiras e na disseminação global de conhecimento científico.

O CEPID BRAINN parabeniza a dra. Simoni por esta conquista da mais alta relevância.

09 de maio de 2018     | por Camila Delmondes, para o Jornal da Unicamp | Fotos: Antoninho Perri / Divulgação | Edição de Imagem: Luis Paulo Silva

Genes não silenciados durante a fase de desenvolvimento intrauterino estão entre as possíveis causas da Displasia Cortical Focal (DCF), um tipo de malformação do córtex cerebral, caracterizada clinicamente pela ocorrência da epilepsia de difícil controle em crianças e adultos.

É o que aponta o artigo Dysregulation of NEUROG2 plays a key role in focal cortical dysplasia, publicado na revista Annals of Neurology, por uma equipe de pesquisadores da Faculdade de Ciências Médicas (FCM) da Unicamp e do Instituto Brasileiro de Neurociências e Neurotecnologia (Cepid Brainn/Fapesp).

O estudo multidisciplinar conduzido pela biotecnologista Simoni Avansini, sob a orientação da médica-geneticista Íscia Lopes-Cendes, foi realizado a partir da análise de fragmentos de tecido cerebral de 16 pacientes do Hospital de Clínicas (HC) da Unicamp submetidos a tratamento cirúrgico das crises convulsivas, e mostrou a existência de uma falha no silenciamento do gene neurogenina. A falha acontece, provavelmente, nos primeiros quatro meses de gestação.

A professora e geneticista Íscia Lopes-Cendes, orientadora do estudo: pesquisa propõe novos caminhos

“O gene neurogenina é responsável pela diferenciação das células precursoras do sistema nervoso central em neurônios e células da glia, e somente é expresso durante a fase de desenvolvimento intrauterino. Observamos, no entanto, que ele continua sendo expresso nos pacientes com DCF, em idade adulta”, explica Simoni.

Para entender os mecanismos moleculares envolvidos na DCF, a pesquisadora lançou mão de um atalho.“Como numa pescaria, fizemos uso de uma isca, uma molécula de RNA pequeno, chamado microRNA. Inicialmente, utilizando um estudo sem uma pergunta específica (estudo agnóstico), fizemos um rastreamento (screening) de quais microRNAs estavam diferencialmente expressos no tecido desses pacientes quando comparado ao tecido de indivíduos do grupo controle.  A partir deles, usamos uma base de dados online para verificar quais genes estavam sendo ancorados por essa isca. Vários ‘peixes’ (genes) foram fisgados, e, dentre eles, o que mais se destacou foi a neurogenina, pelo fato de somente ser expresso durante a fase de desenvolvimento intraútero e numa região específica do cérebro chamada zona ventricular”, explica Simoni.

De acordo com a pesquisadora, por algum motivo ainda sem explicação, o microRNA responsável pelo silenciamento da neurogenina não consegue se ligar ao gene para interromper, gradativamente, a sua expressão. “Acreditamos que essa interação não ocorre e a expressão da neurogenina continua muito alta no cérebro dos pacientes adultos, quando deveria ter sido silenciada ainda na fase de desenvolvimento intrauterino”.

Integrantes da equipe com pesquisadores de diferentes áreas

O desenvolvimento do córtex cerebral pode ser dividido nas fases de proliferação e diferenciação, migração e pós-migração ou organização. Além de demonstrar uma falha durante a diferenciação neuroglial, quando as células-tronco neuronais deveriam se diferenciar em neurônios ou células da glia, a pesquisa também identificou uma falha na fase de migração neuronal, quando acontece a organização correta dos neurônios.

“Na medida em que as células neuronais diferenciam-se em neurônios ou células da glia, elas devem migrar e se posicionar em seis camadas de forma ordenada e, posteriormente, formar os circuitos neuronais. Em teoria, um gene que apresenta alterações na fase de proliferação e diferenciação, afetará também a fase posterior, que é da migração. Foi o que aconteceu com o gene NEUROG2, que regula a expressão do gene RND2, também encontrado com a expressão aumentada nos tecidos dos pacientes com DCF”.

Entenda

Na DCF, o córtex cerebral dos pacientes é formado por neurônios muito grandes e desorganizados (figura à esquerda, abaixo), e células anormais indiferenciadas, conhecidas por células em balão (figura à direita, abaixo). Essas últimas células, além de apresentarem marcadores específicos das células indiferenciadas, possuem características tanto de neurônio quanto de células da glia.

“É como se o desenvolvimento do córtex cerebral tivesse parado, mas não sabemos ao certo quando parou e porque parou. Se parou em decorrência de mutações genéticas específicas ou por causa de fatores ambientais, como contaminação por agentes infecciosos, mudanças bruscas de temperatura, ou traumas”, explica Simoni.

À esq., neurônio dismórfico, marcado com o anticorpo neuronal MAP-2; à dir., célula em formato de balão, marcado com nestina, anticorpo próprio de células imaturas

O resultado dessa falha no desenvolvimento cortical, de acordo com a pesquisadora, pode levar a formação de circuitos neuronais aberrantes que disparam cargas elétricas anormais, intensas e frequentes. “Os pacientes são gravemente afetados por crises convulsivas já nos primeiros dias de vida. São pessoas que convulsionam o tempo todo, por vezes, ultrapassando a marca de 50 crises por dia”, explica.

Novos caminhos

De acordo com Íscia Lopes-Cendes, orientadora do estudo, a hipótese causal mais dominante para a DCF, até o momento, é a ocorrência de mutações na via de sinalização PI3K/AKT/mTOR em algumas células precursoras . No entanto, alterações nesta via metabólica ajudam a explicar, no máximo, 40% dos casos relativos a esse tipo de malformação cortical.

“Ao evidenciar que a supressão menos eficiente da expressão do gene neurogenina repercute nas fases de diferenciação e migração neuronais e, potencialmente, na geração de crises convulsivas resistentes às medicações antiepilépticas, a pesquisa realizada por uma equipe multidisciplinar composta por neurologistas, radiologistas, psicólogos, neurocirurgiões,neuropatologistas, bioinformatas e geneticistas, propõe novos caminhos”, comenta Íscia em relação à relevância da publicação.

01 de março de 2018     | Redação WebContent

A epilepsia é uma condição neurológica que afeta cerca de 1% da população. Uma de suas possíveis causas é a chamada “displasia cortical focal“, nome dado a um amplo espectro de malformações no desenvolvimento do córtex cerebral, ainda enigmáticas sob diversos aspectos clínicos e patológicos. As displasias corticais focais são o tipo de lesão cerebral estrutural mais comum em crianças com epilepsia focal (isto é, convulsões que ocorrem em uma área limitada do cérebro) e uma das principais causas de epilepsias resistentes a tratamentos medicamentosos. Um novo estudo, recém-publicado em um dos journals científicos mais prestigiados do mundo na área de neurologia, lança nova luz sobre o entendimento da doença – e é fruto do trabalho de um grupo de pesquisas vinculado ao CEPID BRAINN.

A publicação “Dysregulation of NEUROG2 plays a key role in focal cortical dysplasia” é resultado do trabalho da aluna Simoni Avansini, orientada pela Dra. Iscia Lopes-Cendes, membro do CEPID BRAINN. O artigo descreve um novo mecanismo molecular no qual a expressão diferencial do fator de transcrição NEUROG2 possui papel de destaque no desenvolvimento da doença, e é diretamente influenciada por micro RNAs.

O artigo foi aceito para publicação na mais recente edição do periódico Annals of Neurology, uma das publicações internacionais em neurologia de maior prestígio acadêmico. De acordo com dados do Journal Citation Reports, o Annals of Neurology está no top 5 dos mais importantes periódicos em neurologia clínica no mundo, o que demonstra o grande impacto dos resultados de Simoni e colegas para a área.

O CEPID BRAINN parabeniza Simoni e sua orientadora, a dra. Lopes-Cendes, pela publicação. Em breve tratemos maiores detalhes sobre a pesquisa e os resultados desse estudo.