Avanço com células-tronco produz neurônios motores humanos do rombencéfalo

Pesquisadores produziram neurônios motores humanos funcionais do rombencéfalo a partir de células-tronco depois de identificar uma divisão anteriormente negligenciada no desenvolvimento inicial do cérebro. O avanço pode oferecer aos cientistas uma forma de estudar as células nervosas envolvidas na deglutição, nos movimentos faciais e na respiração — funções que são progressivamente perdidas na atrofia muscular espinhal e na esclerose lateral amiotrófica.

A SciTechDaily informa que a equipe liderada pela Stanford Medicine rastreou a origem das células até uma rota embrionária distinta, em vez de tentar converter células progenitoras destinadas a formar outras partes do cérebro. Os resultados foram publicados na Nature Neuroscience em 18 de setembro de 2026.

Os neurônios cultivados em laboratório geraram potenciais de ação, os impulsos elétricos usados pelas células nervosas para se comunicar. Eles também produziram proteínas associadas a áreas do rombencéfalo que controlam os músculos da face e da garganta, sugerindo que as células haviam adquirido características essenciais de suas equivalentes naturais.

Uma rota separada para o rombencéfalo

Os pesquisadores começaram com células-tronco pluripotentes humanas, que podem se desenvolver em muitos tipos celulares diferentes. Para determinar como direcioná-las ao rombencéfalo, os pesquisadores de pós-graduação Rayyan Jokhai e Carolyn Dundes examinaram a gastrulação, uma fase inicial do desenvolvimento embrionário em que surge a organização básica do corpo.

Durante grande parte da biologia do desenvolvimento moderna, os cientistas presumiram que o prosencéfalo, o mesencéfalo e o rombencéfalo surgiam de uma única população compartilhada de células precursoras. O trabalho da equipe de Stanford desafia esse modelo. Em embriões de camundongos em desenvolvimento, ela encontrou, em vez disso, dois grupos que não se sobrepunham.

As células portadoras do gene Otx2 deram origem ao prosencéfalo e ao mesencéfalo. Uma população separada, marcada pelo Gbx2, tornou-se o rombencéfalo. Os dois grupos já eram distintos nos primeiros estágios examinados, com as células formadoras do rombencéfalo se desenvolvendo ao lado — e não a partir — das células que geravam a parte frontal do cérebro.

A diferença também era visível na cromatina, o empacotamento molecular que controla quais trechos do DNA ficam disponíveis para uso. O tecido embrionário que dá origem ao prosencéfalo e ao mesencéfalo apresentava uma organização da cromatina diferente da do tecido que forma o rombencéfalo. Essa distinção ajuda a explicar por que tentativas anteriores de cultivar neurônios do rombencéfalo haviam fracassado: elas começavam com células precursoras comprometidas com outro destino de desenvolvimento.

Ao seguir a rota associada ao Gbx2, a equipe conseguiu gerar no laboratório os neurônios humanos desejados. O acesso a essas células é importante porque o tecido do tronco encefálico não pode ser coletado de pacientes vivos, deixando os pesquisadores com formas limitadas de observar como a doença danifica esses neurônios vulneráveis.

Relevância para a AME e a ELA

A AME é uma das principais causas hereditárias de morte durante o primeiro ano de vida. A ELA é diagnosticada com mais frequência entre os 40 e os 70 anos e pode danificar neurônios motores tanto no rombencéfalo quanto no prosencéfalo. Embora as doenças sejam diferentes, ambas podem interromper progressivamente o funcionamento das células do rombencéfalo que coordenam a deglutição e a respiração.

Quando a deglutição falha, alimentos ou líquidos podem entrar nos pulmões e causar pneumonia. À medida que a doença avança, os pacientes também podem perder a capacidade de respirar de forma independente. Um modelo baseado em células humanas poderia permitir que os pesquisadores examinassem as primeiras alterações nos neurônios afetados, testassem possíveis tratamentos e investigassem se as células danificadas podem ser substituídas ou reparadas.

Os pesquisadores planejam estudar precisamente como a AME e a ELA danificam os neurônios motores do rombencéfalo. Eles também pretendem investigar as origens do desenvolvimento da medula espinhal. O trabalho pode ter implicações que vão além das doenças dos neurônios motores, já que o rombencéfalo ajuda a regular a fome e contém circuitos que são alvo de medicamentos para perda de peso, como a semaglutida.

Pistas sobre a história profunda do cérebro

A descoberta sobre o desenvolvimento também suscitou uma questão evolutiva: se a parte frontal e a parte posterior do cérebro surgem de populações embrionárias separadas, será que elas representam sistemas nervosos ancestrais que mais tarde foram unidos?

A equipe encontrou evidências do mesmo padrão de duas origens em galinhas, peixes-zebra e vermes-flecha, recorrendo a mais de 550 milhões de anos de história evolutiva. Os vermes-flecha são parentes distantes dos seres humanos. As medusas, cuja linhagem divergiu da linhagem humana há aproximadamente 600 milhões a 700 milhões de anos, têm sistemas nervosos localizados em extremidades separadas do corpo.

Os pesquisadores interpretam essas comparações como evidência de que o cérebro moderno pode combinar dois sistemas neurais mais antigos que evoluíram de forma independente e depois foram reunidos. O resultado é um único órgão cuja parte frontal e posterior agora funcionam estreitamente como uma só, embora mantenham bases de desenvolvimento distintas.

O estudo foi apoiado pelo National Institutes of Health, pela National Science Foundation, pelo California Institute for Regenerative Medicine e por várias organizações acadêmicas, beneficentes e biomédicas, incluindo a Spinal Muscular Atrophy Foundation e o Howard Hughes Medical Institute.