Mini-Cérebros Em Escala Industrial: Truque Simples Pode Transformar Pesquisas Do Cérebro

Cientistas de Stanford descobriram que um ingrediente comum da comida, a goma xantana, pode resolver um grande desafio na pesquisa do cérebro. Usando esse aditivo, eles conseguiram produzir em massa “mini-cérebros” feitos em laboratório, chamados organoides, que imitam partes do cérebro humano. Isso abre caminho para estudar melhor doenças como autismo e epilepsia e até testar com segurança os efeitos de centenas de medicamentos no desenvolvimento cerebral.

Nos últimos anos, os cientistas têm desenvolvido uma ferramenta revolucionária para estudar o cérebro humano: os organoides cerebrais. Esses organoides são pequenas estruturas tridimensionais criadas em laboratório a partir de células-tronco humanas, que conseguem se organizar de forma semelhante ao tecido cerebral. 

Na prática, eles funcionam como “mini-cérebros” que imitam aspectos importantes do desenvolvimento e da atividade neuronal. Isso permite que os pesquisadores investiguem como o cérebro se forma, de onde surgem certas doenças neurológicas e até como novos medicamentos podem afetar o sistema nervoso, sem precisar recorrer a experimentos diretos em cérebros humanos ou animais.

Apesar do enorme potencial, havia um problema que dificultava o avanço desse campo: os organoides, quando cultivados em suspensão, tendiam a se fundir uns aos outros. Isso fazia com que fosse muito difícil produzir grandes quantidades de organoides padronizados, com tamanho e formato semelhantes, o que é fundamental para garantir resultados confiáveis em pesquisas e testes de medicamentos. Em outras palavras, se cada organoide cresce de um jeito, os experimentos ficam imprecisos.

A solução encontrada foi surpreendentemente simples e barata: um aditivo alimentar muito comum, chamado goma xantana. Esse polissacarídeo, amplamente usado para dar consistência a molhos, cremes e outros produtos, aumentou a viscosidade do líquido em que os organoides eram cultivados. 

Com isso, os organoides deixaram de grudar uns nos outros e puderam se desenvolver de forma independente e uniforme. O mais impressionante é que essa substância não alterou em nada as características biológicas dos organoides, eles continuaram apresentando a mesma organização neuronal, a mesma morfologia e até a mesma atividade funcional.

A técnica foi desenvolvida por uma equipe interdisciplinar da Universidade de Stanford, dentro do Programa de Organogênese Cerebral de Stanford, ligado ao instituto Wu Tsai Neuro.

Os dois principais líderes foram: Sergiu Pasca, Professor de Psiquiatria e Ciências do Comportamento em Stanford, pioneiro no uso de organoides cerebrais para estudar doenças do neurodesenvolvimento, and Sarah Heilshorn, Professora de Engenharia de Materiais em Stanford, especialista em biomateriais, que ajudou a testar diferentes substâncias até identificar a goma xantana como solução ideal.

Sergiu Pasca, professor Kenneth T. Norris Jr. de psiquiatria e ciências comportamentais na Faculdade de Medicina de Stanford e diretor da família Uytengsu do Programa de Organogênese Cerebral de Stanford. Crédito: Universidade Stanford

Eles e sua equipe testaram 23 materiais biocompatíveis e descobriram que a goma xantana, um aditivo alimentar simples e barato, resolvia o problema da fusão entre organoides, permitindo a produção em massa com qualidade e padronização.

Graças a essa descoberta, os cientistas passaram a conseguir produzir organoides em escala massiva: milhares deles de uma só vez. Isso abriu portas para experimentos muito mais ambiciosos, como o rastreamento de centenas de medicamentos já aprovados pela FDA (agência reguladora dos Estados Unidos).  

Sarah Heilshorn, Professora Rickey/Nielsen da Escola de Engenharia. Crédito: Universidade Stanford

Em um dos estudos, mais de 2.400 organoides corticais foram expostos a 298 substâncias diferentes para avaliar seus efeitos no desenvolvimento do “mini-cérebro”. Os resultados mostraram que alguns fármacos realmente atrapalharam o crescimento dos organoides, levantando alertas sobre riscos potenciais ao cérebro em desenvolvimento, especialmente no caso de gestantes e bebês.

Além de ampliar a segurança na prescrição de medicamentos, essa técnica tem implicações enormes para a ciência. Com organoides em grande escala e de forma padronizada, torna-se possível investigar, de maneira muito mais detalhada, como surgem distúrbios como autismo, epilepsia e esquizofrenia, além de testar novos tratamentos. 

Diferenças entre os organoides controles sem a goma xantana (hCO), mostrando um aglomerado entre eles, e os tratados com a goma (hCO + XG) demostrando ausência de aglomerados e maior quantidades. 

Outra vantagem é que a metodologia foi publicada como de livre acesso, permitindo que qualquer laboratório no mundo possa reproduzir o método sem custos adicionais, acelerando a colaboração científica global.

Em resumo, algo tão simples quanto um espessante alimentar se tornou a chave para resolver um dos maiores obstáculos na produção em massa de organoides cerebrais. Essa inovação não só transforma a forma como os cientistas estudam o desenvolvimento do cérebro humano, mas também abre caminho para descobertas que podem mudar radicalmente a compreensão e o tratamento de doenças neurológicas.

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Scalable production of human cortical organoids using a biocompatible polymer

Genta Narazaki, Yuki Miura, Sergey D. Pavlov, Mayuri Vijay Thete, Julien G. Roth, Merve Avar, Sungchul Shin, Ji-il Kim, Zuzana Hudacova, Sarah C. Heilshorn, and Sergiu P. Pașca

Nature Biomedical Engineering. 27 June 2025

DOI: 10.1038/s41551-025-01427-3

Abstract: 

The generation of neural organoids from human pluripotent stem cells holds great promise in modelling disease and screening drugs, but current approaches are difficult to scale due to undesired organoid fusion. Here we develop a scalable cerebral cortical organoid platform by screening biocompatible polymers that prevent the fusion of organoids cultured in suspension. We identify a cost-effective polysaccharide that increases the viscosity of the culture medium, significantly enhancing the yield of cortical organoids while preserving key features such as regional patterning, neuronal morphology and functional activity. We further demonstrate that this platform enables straightforward screening of 298 FDA-approved drugs and teratogens for growth defects using over 2,400 cortical organoids, uncovering agents that disrupt organoid growth and development. We anticipate this approach to provide a robust and scalable system for modelling human cortical development, and facilitate efficient compound screening for neuropsychiatric disorders-associated phenotypes.